ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦ-Й ВОДА


84

 

Міністерство освіти і науки України

 

Харківський державний університет
харчування та торгівлі

 

 

 

 

«ОЦІНКА ЯКОСТІ ВОДИ»

 

 

Опорний конспект лекцій

 

 

 

 

 

для студентів напряму підготовки:

6.030510 «Товарознавство і торговельне підприємництво»

 

 

 

 

 

 

 

 

Харків
201
3

Розповсюдження та тиражування без офіційного дозволу ХДУХТ заборонено

 

Укладачі: доц. Одарченко Д.М.,

доц. Волошин П.В.,

асист. Піддубний В.В.,

асист. Бабіч А.О.

 

 

Розглянуто на засіданні кафедри товарознавства, управління якістю та екологічної безпеки, протокол № _ від «_» ________ 2013 р.

 

 

 

 

 

Схвалено науково-методичною комісією факультету товарознавства і торговельного підприємництва

Протокол № __ від «__» ________ 2013 р.

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

ВСТУП

4

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1.
СТАН, ОХОРОНА ТА ВИКОРИСТАННЯ ВОДНИХ РЕСУРСІВ

5

Лекція №1

Вода в біосфері

5

Лекція №2

Будова, класифікація та властивості води

10

Лекція №3

Хімічний склад природних вод

21

Лекція №4

Міжнародне та національне законодавство в галузі охорони водного середовища

28

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.
НОРМУВАННЯ ТА КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ ВОДИ

35

Лекція №5

Вимоги та контроль якості води за органолептичними та фізико-хімічними показниками

36

Лекція №6

Вимоги та контроль якості води за санітарно-токсикологічними показниками безпечності хімічного складу та показниками епідемічної безпеки води

43

Лекція №7

Вплив вмісту деяких речовин на якість води

49

Лекція №8

Забруднення водних об’єктів

56

Лекція №9

Методи покращення якості води

64

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

73

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

Вода – найцінніший природний ресурс. Вона відіграє виняткову роль у процесах обміну речовин, що становлять основу життя. Величезне значення вода має в промисловому і сільськогосподарському виробництві. Загальновідома необхідність її для побутових потреб людини, всіх рослин і тварин. Для багатьох живих істот вона служить середовищем існування.

Зростання міст, бурхливий розвиток промисловості, інтенсифікація сільського господарства, значне розширення площ зрошуваних земель, поліпшення культурно-побутових умов і ряд інших чинників все більше ускладнюють проблеми забезпечення водою.

Потреби у воді величезні і щорічно зростають. Щорічна витрата води на земній кулі за всіма видами водопостачання складає 3300-3500 км3. При цьому 70% всього водоспоживання використовується в сільському господарстві. Велика частина води після її використання для господарсько-побутових потреб повертається в річки у вигляді стічних вод.

Дефіцит прісної води вже зараз стає світовою проблемою. Все більш зростаючі потреби промисловості і сільського господарства у воді примушують всі країни, вчених світу шукати різноманітні засоби для вирішення цієї проблеми.

Вміння правильно оцінити стан води, що використовується для народного споживання та визначити заходи щодо зниження дії шкідливих факторів на навколишнє середовище є першочерговим завданням сучасних спеціалістів в галузі товарознавства. Зазначені проблемні аспекти, майже у повній мірі, охоплює дисципліна «Оцінка якості води». Тому оволодіння теоретичними та практичними аспектами визначення стану вод для народного споживання надасть можливість майбутнім спеціалістам раціонально скеровувати діяльність підприємств торгівлі.

 

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1.

СТАН, ОХОРОНА ТА ВИКОРИСТАННЯ ВОДНИХ РЕСУРСІВ

 

Лекція №1. Вода в біосфері

План:

1. Фізіологічна роль води в житті людини;

2. Гігієнічне та епідеміологічне значення води.

 

1. Фізіологічна роль води в житті людини.

Вода – одна із найголовніших речовин, потрібних для органічного життя. Рослини та тварини містять понад 60% води за масою. Майже ¾ поверхні нашої планети покрито водою. Об`єм Світового океану –
1,338 млрд. км
3. Якби цю воду рівним шаром розподілити по поверхні Землі, то товщина цього шару була б 3,0 км. Найглибша океанічна западина – Маріанська, яка має глибину 11020 м. Питна вода становить тільки 2,5% від загальної кількості.

У природі вода відіграє надзвичайно важливу роль. Випаровуючись, вода переноситься на величезні відстані і там випадає у вигляді дощу і снігу. Вологість повітря і кількість атмосферних опадів є найважливішими факторами, що регулюють клімат і погоду.

Вода є також одним з найважливіших геологічних факторів, що змінює зовнішній вид земної поверхні, розмиваючи гори і утворюючи долини. Вона руйнує гірські породи не тільки механічно, а й хімічно, реагуючи з ними з утворенням інших речовин.

Вода має величезне значення в житті людини, тварин і рослин. Вона потрібна рослинам для розчинення поживних речовин ґрунту. Нестача води у ґрунті призводить до погіршення живлення рослин і зниження врожаю сільськогосподарських культур. Тому для забезпечення у ґрунті води здійснюють цілий комплекс агрохімічних заходів.

Усі процеси травлення і засвоєння їжі людиною і тваринами відбуваються у водному середовищі. Надмірна втрата води організмом (до 10-20%) може призвести до загибелі. Щоденна потреба дорослої людини у воді становить 2,5-4 дм3. Вода є одним з шести основних харчових елементів здорового харчування людини поряд з вуглеводами, білками, жирами, вітамінами і мінералами.

Вода відіграє значну роль в розвитку, зростанні і фізіологічних функціях живого організму. Всі життєво важливі процеси в організмі протікають у водних розчинах органічних і неорганічних, речовин.

Рідини організму (кров, лімфа, тканинна рідина), що омивають клітинні елементи, беруть безпосередню участь в процесах обміну речовин. Універсальним внутрішнім середовищем для всіх органів і тканин організму є кров. Завдяки воді в організмі присутні у вигляді розчинів життєво важливі мінеральні речовини. У присутності води відбувається внутрішньоклітинний синтез, всмоктування в кров різних речовин і т. і. Разом із солями вода бере участь у підтримці найважливішої фізіологічної константи організму – величини осмотичного тиску. За рахунок малої в’язкості, здатності розчиняти різні хімічні речовини і вступати з ними в неміцні зв’язки вода, що є основною частиною крові, відіграє роль транспортного засобу. Крім того, вона є основою кислотно-лужної рівноваги в організмі, оскільки проявляє властивості як кислот, так і основ. Усі процеси засвоєння і виділення в організмі також перебігають у водному середовищі.

На початку ХХІ століття близько 1,1 мільярда людей на Землі не мають доступу до безпечного водопостачання, а понад 2,4 мільярда не мають належних умов санітарії. Стрімке зростання кількості населення протягом 1990-х років, особливо у мегаполісах, зумовило розширення доступу людей до послуг водопостачання та водовідведення. За оцінками фахівців, у 2000 році вже на 620 мільйонів людей більше, ніж у 1990 році, отримали доступ до водопостачання, і на 435 мільйонів більше – доступ до каналізації. Проте, незважаючи на позитивні зрушення протягом Міжнародного Десятиліття Водопостачання і Каналізації (1981-1990), усе ще залишається жахливе відставання у країнах третього світу, де мільярди людей, переважно бідних та маргіналізованих городян, мешкають у вбогому, нездоровому довкіллі.

Вода в організм людини надходить з питвом і харчовими продуктами. З водою потрапляє багато фізіологічно необхідних солей. Організм людини погано переносить зневоднення. Втрата 1,0-1,5 л води вже викликає відчуття спраги. Якщо втрата води не відновлюється, тоді погіршується самопочуття, знижується працездатність, порушуються водно-сольовий обмін, терморегуляція і може настати перегрів організму. Недостатнє споживання води негативно впливає на всмоктування поживних речовин у кишках. Втрата води в кількості 15-20% маси тіла при температурі повітря понад
30° С є смертельною, а 25% – є смертельною і при нижчій температурі.

 

2. Гігієнічне та епідеміологічне значення води.

Гігієнічне значення води полягає у використанні води для підтримки чистоти тіла, приготування їжі й миття посуду, прання білизни, прибирання житла і громадських приміщень, видалення нечистот через каналізаційну мережу, поливу вулиць і зелених насаджень. Вода сприяє покращенню умов проживання населення. Обводнення, створення озер, ставків, водосховищ, фонтанів покращують мікроклімат місцевості. Це особливо важливо в південних районах, де висока середньорічна температура і низька вологість повітря.

Епідеміологічне значення води і його знання надзвичайно важливі в роботі медичних працівників різних ланок. Воно значною мірою залежить від умов водопостачання, санітарної очистки населених місць т ін. Забруднена вода може бути причиною виникнення ряду шлунково-кишкових захворювань. Насамперед, до них відносяться гострі кишкові інфекції (холера, черевний тиф, паратифи, бактерійна й амебна дизентерії, гострі ентерити інфекційного характеру). У США і країнах Західної Європи ці захворювання ще в XIX столітті були справжнім лихом, проявлялись у вигляді страхітливих епідемій І забирали у могилу тисячі людей. У 1996 році спостерігався великий спалах холери (Ель-Тор) у м. Маніпура (Індія). Захворіло близько 1200 людей. Причиною епідемії була річкова вода, забруднена стічними водами населеного пункту, розташованого вище за течією.

Однією з причин виникнення і розповсюдження кишкових інфекцій е тривале зберігання життєздатності небезпечних для людини мікроорганізмів у водному середовищі.

Збудники кишкових інфекційних хвороб передаються фекально-оральним шляхом. Потрапляючи у воду з випорожненнями людей і побутовими стічними водами населених пунктів, вони заражають воду. Особливо небезпечні щодо цього стічні води інфекційних лікарень. Причиною зараження води можуть бути також судноплавство з викидом фекалій у водойми, забруднення нечистотами берегів, місця масового купання, прання білизни, просочування в підземні води нечистот з вигребів убиралень, занесення в криниці патогенних мікроорганізмів забрудненими відрами тощо.

Причиною захворювань людей через забруднення води можуть бути і віруси. Нині відомо близько 100 видів вірусів, які є у фекаліях людини. Небезпека забруднення води вірусами полягає в тому, що вони довгий час (до 200 днів) можуть зберігатися у воді. Крім того, багато їх значно стійкіші до дії знезаражувальних агентів, ніж бактерії. Доведено, що зовсім невеликі дози вірусів можуть викликати гострі кишкові інфекції у людей.

Значно поширено водні епідемії вірусного гепатиту. Так, в Делі (Індія) мало місце захворювання на гепатит А. Епідемія тривала майже два місяці – почалася на початку грудня 1955 року і закінчилася наприкінці січня 1956 року. За цей період захворіло 99300 осіб, із них 29300 осіб – на жовтяничну і 70000 – нежовтяничну форму цієї хвороби. Спалах інфекції виник внаслідок потрапляння у водогінну мережу стічних вод.

Через воду можуть передаватися і антропозоонозні захворювання (хвороби, на які хворіють тварини і люди). Серед таких захворювань треба назвати лептоспіроз, туляремію, бруцельоз і гарячку. Захворювання найчастіше виникають внаслідок використання для пиття води з відкритих водоймищ (річок, озер, ставків, зрошувальних каналів), а також під час купання або прання білизни.

Крім патогенних мікробів із забрудненою водою в організм людини можуть проникати інші шкідники, які спричинюють поширені в жарких країнах захворювання на дракункульоз і шистосомоз.

Збудники низки хвороб розвиваються не безпосередньо у воді, а у мешканців водоймищ. Зараження людей відбувається при споживанні сирої, погано очищеної води, фруктів, зелені, овочів, помитих забрудненою водою, або внаслідок заковтування води під час купання та ін.

Водні епідемії мають ряд характерних особливостей. Вони завжди пов’язані з певним джерелом (колодязем, водогоном) і практично відсутні при вживанні води з інших джерел водопостачання. Епідемія характеризується різким спалахом інфекції, масовим ураженням населення і повільним затиханням її в кінці. Захворювання завжди підтверджується лабораторним аналізом води із забрудненого джерела. Усе це має важливе значення при проведенні санітарно-протиепідемічних заходів з профілактики і ліквідації водних епідемій.

Господарсько-технічне значення води знаходиться поза медичною компетенцією, але становить для неї значний інтерес. Жоден технологічний процес не проходить без використання води. На виготовлення 1 кг паперу необхідно від 50 до 140 л води, на вирощування 1 кг рису (на зрошуваних землях) – 4000 л води, на добування 1 кг вугілля – від 3 до 5 л, на виплавку 1 кг сталі – 20-120 л води, на виготовлення 1 кг синтетичної гуми – 2400 л води тощо. Таких прикладів можна навести безліч, але проблема в іншому: після використання води в технологічних процесах утворюється велика кількість стічних вод, що містять найрізноманітніші речовини, часто токсичні для людей, тварин і довкілля в цілому. В основній масі ці води повторно не застосовують і переважно після певної очистки та знезаражування випускають у відкриті водойми. Незважаючи на видиму чистоту, вони часто містять різні отруйні речовини в концентраціях, що перевищують допустимі рівні. А це може призвести до накопичення (кумуляції) їх в організмах тварин, рослин, людей і викликати різні захворювання.

 

Контрольні питання.

1. Поясніть роль води у природі.

2. Роль води у процесах життєдіяльності людини.

3. Охарактеризуйте гігієнічне значення води.

4. Надайте характеристику епідеміологічному значенню води.

 

Лекція №2. Будова, класифікація та властивості води

План:

1. Будова води;

2. Класифікація вод;

3. Властивості води.

 

1. Будова води.

Вода на Землі може існувати в трьох основних станах – рідкому, газоподібному і твердому і набувати різні форми, які можуть одночасно бути сусідами один з одним.

Хімічна формула води – Н2О (оксид водню). Вона являє собою прозору рідину без запаху, смаку і кольору. Молекула води складається з одного атома Оксигену і двох атомів Гідрогену. Атоми Гідрогену розташовані в молекулі так, що напрямки до них утворюють кут 104,45° із вершиною в центрі атома Оксигену (рис. 1). Таке розташування зумовлює молекулі води дипольний момент у 1,85 Дебая. При заміні атомів Гідрогену (протонів) на атоми дейтерію утворюється модифікація, яка називається важкою водою – дейтерієва вода.

У окремо взятої молекули води є якість, яка виявляється тільки у присутності інших молекул: здатність утворювати водневі містки між атомами кисню та атомом водню (рис. 1). Властивість утворювати такі містки обумовлена наявністю особливої міжмолекулярної взаємодії, в якій істотну роль грає атом водню.

Водневий зв’язок визначає унікальні властивості води: у води дуже високі температури кипіння, плавлення і паротворення, оскільки потрібно затрачувати додаткову енергію на розрив водневих зв’язків. Тільки вода знаходиться у всіх трьох агрегатних станах. Інші речовини з схожою будовою і молекулярною масою, такі як H2S, HCl, NH3 в земних умовах є газами.

Молекула, приєднана до даної молекули води, сама здібна до приєднання подальших молекул. Цей процес можна називати «полімеризацією». Якщо тільки один з двох можливих зв’язків бере участь в приєднанні наступної молекули, а інша залишається вакантною, то «полімеризація» призведе до утворення зигзагоподібного ланцюга або замкнутого кільця.

 

2. Класифікація вод.

Класифікація вод – розподіл природних вод за хімічним, іонним, сольовим та газовим складами, мінералізацією, фізичними властивостями, наявністю специфічних компонентів тощо.

Виділяють наступні види класифікацій:

класифікація вод за О.А. Алекіним;

класифікація вод за В.А. Александровим;

класифікація вод за В.В.Івановим та Г.А. Невраєвим;

класифікація вод за В.Т. Малишеком;

класифікація вод за мінералізацією;

класифікація вод за хімічним складом.

Класифікація вод за О.А. Алекіним – розподіл природних вод на основі принципу поділу хімічного складу води за переважаючими іонами з поділом за кількісним співвідношенням між ними. Переважаючими вважаються іони з невеликим відносним вмістом у відсотках в перерахунку на кількість речовини еквівалента. За переважаючим аніоном природні води поділяють на 3 класи:

гідрокарбонатних та карбонатних вод (більша частина маломінералізованих вод річок, озер, водосховищ та деякі підземні води);

сульфатних вод (проміжні між гідрокарбонатними та хлоридними водами, що генетично пов’язані з різними осадовими породами);

хлоридних вод (високомінералізовані води океану, морів, солоних озер, підземні води закритих структур тощо).

Кожен клас за переважаючим катіоном підрозділяється на три групи: кальцієву, магнієву та натрієву. Кожна група в свою чергу підрозділяється на чотири типи вод, що визначаються співвідношенням між вмістом іонів у відсотках в перерахунку на кількість речовини еквівалента:

І. НСО3>Ca2++Mg2+;

ІІ. HCO3<Ca2++Mg2+<HCO3+SO42-;

ІІІ. HCO3+SO42-<Ca2++Mg2+ або Cl>Na+;

IV. HCO3=0.

Також Алекін підрозділяє всі природні води на певні типи.

Води типу І – утворюються в процесі хімічного вилуговування вивержених порід або при обмінних процесах іонів кальцію та магнію на іон натрію. Найчастіше вони маломінералізовані, виняток складають води безстічних озер.

Води типу ІІ – змішані. Їх склад може бути пов’язаний генетично як з осадовими гірськими породами, так і з продуктами вивітрювання вивержених порід. До цього типу належить вода більшості рік, озер та підземні води з малою та помірною мінералізацією.

Води типу ІІІ – метаморфізовані. Вони включають будь-яку частину сильно мінералізованих природних вод або вод, що піддаються катіонному обміну іонів натрію на іони кальцію та магнію. До цього типу належить вода океанів, морів, лиманів (морських), реліктових водоймищ тощо. До IV типу вод, що характеризується відсутністю НСО3, належать кислі води – болотні, шахтні, вулканічні або води, що дуже забруднені промисловими стічними водами.

Води типу IV – належать тільки до сульфатного та хлоридного класів, де не може бути вод типу І. Можливість існування природних вод інших класів (нітратний, боратний) не виключена, але надто малоймовірна. Більш реально переважання в деяких водах кремнієвої кислоти, але вона майже цілком недисоційована і не врівноважує катіонів. Виділення в окремий клас природних вод з переважанням органічної речовини неможливе, оскільки органічна речовина природних вод характеризується дуже складною сумішшю.

Для короткого позначення 27 видів природних вод застосовуються символи. Клас позначається символом, що виведений із назви відповідного аніона (С, S, Cl), а група – своїм хімічним символом, який проставляється у вигляді ступеня до символу класу. Належність до типу означає римська цифра в індексі до символу класу.

Отже, символи пишуться таким чином: СІІСа (гідрокарбонатний клас, група кальцію, тип ІІ). Крім того, для кількісної характеристики додається мінералізація води (внизу з точністю до 0,1‰(промілен)) та загальної жорсткості в перерахунку на молярну концентрацію речовини еквівалентів (зверху з точністю до цілих мілімолей в 1дм3); напр., СІІ0,4Са5 означає, що вода гідрокарбонатного класу, групи кальцію, типу ІІ з мінералізацією 0,4 г/дм3 та жорсткістю 5 ммоль/дм3.

Класифікація вод за В.А.Александровим (служить для характеристики лікувальних мінеральних вод) – розподіл природних вод на п’ять класів у перерахунку на кількість речовини еквівалента аніону, вміст якого перевищує 12,5% (якщо вважати суму кількості речовини еквівалентів аніонів за 50%), кожен із яких поділяється за переважаючими катіонами.

Першими чотирма класами є гідрокарбонатний, сульфатний, хлоридний та нітратний.

П’ятий клас змішаний і включає природні води, що містять одночасно різні аніони в концентраціях більше 12,5%.

Крім цих класів, що поділяються за іонним складом, передбачається одночасний поділ природних вод за їх особливими властивостями:

А – води з активними іонами:

а) залізисті (Fe>10 мг/дм3);

б) арсенисті (Аs>1 мг/дм3);

в) йодо-бромисті (Вr>25 мг/дм3, J>10 мг/дм3);

г) кременисті (Н2SiO3>50 мг/дм3);

д) з іншими активними йонами (F, B, Li, Co та інші);

Б – газові води:

а) вуглекислі (СО2>0,75 г/дм3);

б) сірководневі (Н2S>10 мг/дм3);

в) радонові (Rn>13,4·103 Бк/м3);

г) інші газові води (азотні, метанові та інші);

В – термальні води:

а) теплі (температура 20-37° С);

б) гарячі (температура більше 37° С).

Класифікація вод за В.В. Івановим та Г.А. Невраєвим – розподіл мінеральних вод на 97 типів підземних вод, які розрізняються за сольовим та газовим складом, мінералізацією, фізичними властивостями, наявністю специфічних компонентів. Автори класифікації пропонують виділити 8 основних бальнеологічних груп мінеральних вод:

1) без специфічних компонентів і властивостей – переважно хлоридні та сульфатні мінеральні води з мінералізацією від 2 до 150 г/дм³ та газовим складом, що охоплює азот та метан. Характерні типи: московський (Останкіно), іжевський, баталінський, староруський, ташкентський тощо;

2) вуглекислі мінеральні води, що містять високі концентрації діоксиду вуглецю (більш 500-1400 мг/дм³) і належать до гідрокарбонатного класу (за класифікацією О.А. Алекіна) з мінералізацією від часток грама до 90 г і більше в 1 дм³. Характерні типи: боржомі, нарзан;

3) сульфатні сірководневі, що містять сірководню не менше
10-11 г/дм³. Є велика різноманітність хімічного складу, мінералізації та концентрації сірководню – серед них зустрічаються гідрокарбонатні, сульфідні, хлоридні води. Мінералізація сульфідних вод може сягати гранично високих значень (до 535 г/дм³). Характерні типи: мацестинський, іркутський тощо;

4) залізисті, арсенисті мінеральні води та води з великим вмістом марганцю, алюмінію, міді, цинку та інших металів. Для віднесення мінеральних вод до залізистих концентрація заліза повинна бути 20 мг/дм³ і більше, до арсенистих – концентрація арсену 0,7 мг/дм³ та більше. Рудні та шахтові води часто належать до кислих залізистих сульфатних вод, які містять декілька грамів заліза в 1 дм³ і мають високу мінералізацію води – до 80 г/дм3. Одним з представників арсенистих вод є вода «полюстрово» (Санкт-Петербург);

5) бромисті та йодисті мінеральні води з високим вмістом брому (не нижче 25 мг/дм³) і йоду (не нижче 5 мг/дм³). Йодо-бромисті води зустрічаються в Україні, на Північному Кавказі, в Сибіру та Середній Азії;

6) мінералізовані води з високим вмістом органічних речовин. Типовим представником цієї групи мінеральних вод є вода «Нафтуся» (Карпати);

7) радонові мінеральні води, що містять більше 185 Бк/дм³ радону. До них належать мінеральні води Цхалтубо та П’ятигорська;

8) кременисті терми – гарячі води з температурою вище 35° С, що містять не менше 50 мг/дм³ кремнієвої кислоти. Мінералізація таких вод помірно висока (до 10-15 г/дм³). Ці води поширені на Північному Кавказі, Тянь-Шані, Камчатці.

Класифікація вод за В.Т. Малишеком – розподіл природних вод за їх поверхневою активністю на групи вод:

а) неактивних – всі тверді води (річкові, підруслові, тверді пластові, морські), які не здатні при контакті з нафтами нейтралізувати їх поверхневу активність;

б) малоактивних – пластові води нафтових родовищ та інші поверхневі води перехідного типу від твердих до лужних, які характеризуються незначним вмістом солей кальцію і магнію, здатних обмилювати частину органічних кислот;

в) активних – лужні пластові води, в т.ч. води нафтових родовищ, що містять поряд з лужними солями натрію і калію, також натрієві солі органічних кислот; активність лужних вод залежить як від концентрації лужних солей і кількості мил органічних кислот, так і від характеристики іонів, які зумовлюють лужність води (кількості іонів НСО3 , СО32-, ОН та ін.);

г) високоактивних – концентровані лужні розсоли, які отримані в результаті випаровування лужних пластових вод у спеціальних басейнах або природних озерах; в результаті випаровування має місце перехід іонів НСО3 в іони СО32-, що зумовлює швидше омилювання органічних кислот нафти, та збільшення концентрації солей органічних кислот.

Класифікація природних вод за мінералізацією – розподіл природних вод за мінералізацією (за сумою іонів, що встановлені у воді хімічним аналізом). О.А. Алекін запропонував такий поділ природних вод за мінералізацією:

прісні – до 1‰;

солонуваті – 1-25‰;

солоні – 25-50‰;

розсоли – вище 50‰.

Існують градації мінералізації води й у вужчих межах, щодо певних водних об’єктів або районів. Така класифікація дає змогу провести розподіл природних вод в загальних рисах, не враховуючи особливостей відносного іонного складу. Однак урахування мінералізації води необхідне, тому ця класифікація повинна доповнювати класифікації, що основані на інших принципах.

Класифікація вод за хімічним складом – розподіл природних вод за хімічним складом на класи за певною загальною ознакою, що складає систему.

Основою для систематизації в існуючих класифікаціях є різні ознаки: мінералізація, концентрація переважаючого компонента або груп їх, співвідношення між концентраціями різних іонів, наявність підвищених концентрацій будь-яких специфічних компонентів – газового (СО2, Н2S, СН4 тощо) або мінерального (F, Ra та інші) складу. Відомі спроби класифікувати природні води згідно із загальними умовами, в яких формується їхній хімічний склад, а також за гідрохімічним режимом водних об’єктів. Іноді застосовують і класифікації, що основані на утворенні гіпотетичних солей.

 

3. Властивості води.

Вода – окис водню Н2О – стійке в звичайних умовах з’єднання водню і кисню (11,19% водню і 88,81% кисню по масі), відповідно молярна маса води M=18. Чиста вода – прозора рідина без запаху і смаку.

У природі існують два стабільні ізотопи водню 1Н і 2D, а також три стабільні ізотопи кисню: 16О, 17О, 18О. Їм відповідають дев’ять відомих ізотопних різновидностей води, з яких найбільш поширені в природі Н216О (99,73%); Н217О (0,04%); Н218О (0,2%); НD16О (0,03%). Особливий інтерес являє важка вода D2О як сировина для виробництва термоядерних бомб і пальне для керованої термоядерної реакції. У гідросфері розсіяна надважка вода Т2О, яка містить радіоактивний ізотоп водню – тритій. Вміст надважкої води у водах гідросфери оцінюється в 13/20 кг.

Найважливіші фізичні константи води наведені в табл. 1.

 

Таблиця 1

Найважливіші фізичні константи води

Показник

Константа

Густина:

лід (0° С)

вода (0° С)

 

917 кг/м3

999 кг/м3

Температура плавлення

0° С

Температура кипіння

100° С

Питома теплота плавлення

3,18·105 Дж/кг

Питома теплота пароутворення (100° С)

2,26·106 Дж/кг

Питома теплоємність (20° С)

4182 Дж/(кг·К)

Показник заломлення (20° С)

1,333

Діелектрична проникність (20° С)

81

Швидкість звуку (20° С)

1483 м/с

 

Багато фізичних властивостей води є аномальними по відношенню до споріднених сполук. Вода відрізняється аномально високими температурами плавлення і кипіння. Густина води при охолодженні зростає подібно до інших рідин, але тільки до температури +4,0° С. При температурі +3,98° С спостерігається максимум густини води (1000 кг/м3) і в процесі подальшого охолодження до точки замерзання густина води зменшується. В точці замерзання густина льоду стрибкоподібно падає, тоді як у інших речовин при кристалізації густина зростає.

Аномальна поведінка густини води спостерігається біля точки кристалізації (рис. 2) та має неоціненне значення для існування живого у воді; в досить глибоких водоймах вода ніколи не охолоджується нижче
+4,0° С. Лід, що плаває на поверхні води, діє як додатковий тепловий екран,
який захищає воду від охолодження і не пропускає теплове випромінювання назовні.

Аномально високі значення для води, порівняно із подібними сполуками, мають питома теплота плавлення і випаровування та питома теплоємність, що робить воду і гідросферу в цілому планетним акумулятором тепла порівняно із материками.

 

Рис. 2. Густина води біля точки плавлення

 

Аномалії фізичних властивостей води зумовлені особливостями структури молекули води та міжмолекулярних взаємодій у рідині і твердому стані.

Три атоми молекули води утворюють рівнобедрений трикутник з протонами в основі і атомом кисню у вершині. Електронні орбіти в молекулі води орієнтовані так, що утворюються 4 електричні полюси. З них 2 позитивні полюси пов’язані з атомами водню, електрони яких зміщені до кисню, та 2 негативні – з атомом кисню. Всі чотири полюси знаходяться у вершинах тетраедра, завдяки чому молекула води характеризується значним дипольним моментом (1,86 Дебай); чотири просторово розділені полюси утворюють з сусідніми молекулами води чотири водневі зв’язки.

Водневі зв’язки на порядок сильніші, ніж сили міжмолекулярної взаємодії більшості речовин, тому для плавлення, випаровування і нагрівання води необхідні відповідно більші енергетичні затрати. Це пояснює аномально великі значення питомої теплоти. Завдяки високій діелектричній проникності вода є найбільш універсальним розчинником, у першу чергу солей, лугів, кислот.

З органічних речовин у воді розчиняються ті сполуки, що мають полярні групи (ОН, NH2 та ін.). Особливе значення для біосфери має здатність води розчиняти гази, в першу чергу кисень і вуглекислий газ.

Лужні і лужноземельні метали при звичайній температурі реагують з водою, розкладаючись на водень і відповідний гідроксид. При високих температурах вода реагує майже з усіма металами. Цим зумовлене явище корозії. Вода є найкращим розчинником для більшості сполук. Процес розчинення речовин, як правило, супроводжується явищами гідролізу і гідратації. При розчиненні у воді кислотних і лужних оксидів утворюються відповідні кислоти і луги. Наявність хоча б слідів води необхідна для переважної більшості хімічних реакцій. Навіть сліди води різко змінюють багато фізичних властивостей речовин: температуру кипіння, плавлення, поверхневий натяг і т. д.

 

Контрольні питання.

1. Будова води.

2. Наведіть основні положення класифікації О.А. Алекіна.

3. Особливості класифікації вод за В.А. Александровим.

4. Надайте характеристику класифікації природних вод за В.В.Івановим та Г.А. Невраєвим.

5. Класифікація вод за В.Т. Малишеком.

6. Охарактеризуйте основні положення класифікації вод за мінералізацією та за хімічним складом.

7. Наведіть та надайте пояснення фізичним властивостям води.

8. Перерахуйте аномальні властивості води, чим вони обумовлені.

9. Хімічні властивості води.

Лекція №3. Хімічний склад природних вод

План:

1. Компоненти хімічного складу природних вод;

2. Чинники формування складу вод.

 

1. Компоненти хімічного складу природних вод.

Природна вода є багатокомпонентною динамічною системою, до складу якої входять гази, мінеральні й органічні речовини, що знаходяться в істинно розчиненому, колоїдному і завислому станах, а також мікроорганізми. У вигляді іонів, недисоційованих молекул, колоїдів і суспензій у природних водах міститься понад 50 елементів, проте тільки деякі з них, найбільш важливі, зустрічаються у значних кількостях.

У хімічному складі природних вод виділяють такі групи:

1. Головні іони, або макроелементи: аніони (негативно заряджені іони) – хлоридний (Cl), сульфатний (SO42-), гідрокарбонатний (НСО3-), карбонатний (СО22-); катіони (позитивно заряджені іони): натрію (Na+), калію (К+), магнію (Mg2+), кальцію (Са2+). Вміст кожного з цих іонів у природних водах не знижується нижче 1 мг/дм3, тому вони утворюють групу мікроелементів і за своїм домінуванням у хімічному складі води класифікуються як головні іони. Сумарний вміст у воді розчинених солей характеризується мінералізацією М (мг/дм3), або солоністю S (г/кг, ‰). У проміле показують переважно солоність морської води і становить вона в середньому 35‰ (35 г/кг). Отже, проміле – одна тисячна частина якої-небудь речовини.

За переважанням аніона всі природні води поділяються на 3 класи: гідрокарбонатний, сульфатний і хлоридний; за переважанням катіона – на три групи: кальцієву, магнієву, натрієву.

Річкові води переважно відносяться до гідрокарбонатного класу і кальцієвої групи; підземні води – до сульфатного класу і магнієвої групи; води океанів і морів – до хлоридного класу і натрієвої групи.

2. Біогенні речовини: сполуки азоту N, фосфору Р, заліза Fe, кремнію Si. Це перш за все нітрати (NO3), нітрити (NO2), амоній (NH4+), фосфати (РО43-). Ці речовини потрапляють у природні води, головним чином, при розкладанні тваринних і рослинних організмів, життєдіяльність яких протікає у водному середовищі, із поверхні водозбору та зі скидними водами. Концентрація біогенних речовин у воді незначна (від тисячних до десятих долей міліграм в 1 м3), але саме ці елементи визначають рівень біопродуктивності водних об’єктів і таким чином обумовлюють якість їх води.

3.Органічні речовини: комплекс розчинених і колоїдних сполук, загальний вміст яких визначається за органічним вуглецем (С орг.), або за посередніми характеристиками: забарвленістю, окисністю біохроматною і перманганатною (вуглеводи, білки і продукти їх розпаду, ліпіди – ефіри жирних кислот, гумінові речовини та ін.

4. Розчинні гази: кисень (О2), двооксид вуглецю (СО2), сірководень (Н2S), метан (СН4), азот (N2).

Кисень у водах річок і прісних озер присутній повсюдно. У верхніх шарах його більше, ближче до дна його кількість зменшується. Природні води збагачуються на кисень за рахунок надходження його з атмосфери, в результаті виділення водною рослинністю в процесі фотосинтезу. Утрачається кисень на окислення органічних речовин та виділяється в атмосферу.

На практиці часто використовують відносну характеристику вмісту у воді розчинених газів – відсоток насичення А=(Ф/Р)·100, де Ф – фактичний вміст газу, Р – його рівноважна концентрація у воді при даній температурі. Якщо фактичний уміст газу у поверхневому шарі води більший за рівноважну концентрацію і величина А>100%, то відбувається виділення газу в атмосферу. Якщо ж вода не насичена газом і А<100%, то відбувається поглинання водою газу з атмосфери.

Двооксид вуглецю присутній у всіх природних водах. Найменше його в поверхневих водах через постійне вирівнювання з атмосферою. Двооксид вуглецю у воду надходить при окисленні органічних речовин і виділяється з гірських порід. Кількість двооксиду вуглецю в поверхневих водах може не перевищувати 10 мг/дм3, у підземних водах його вміст досягає кількох десятків мг/дм3, а в мінеральних водах – сотень і тисяч мг/дм3.

Сірководень у природних водах утворюється внаслідок розпаду органічних сполук, розчинення мінеральних солей мінералів (гіпсу, сірчаного колчедану). Сірководень зустрічається в поверхневих водах переважно в придонних шарах, добре відомий у водах Чорного моря. У підземних водах цей газ зустрічається досить часто, особливо багато його у вулканічних областях і у водах нафтогазових родовищ, де вміст його може досягати 1000-2000 мг/дм3.

Азот (N2) потрапляє у природні води з атмосферного повітря внаслідок розкладу органічних залишків і відновлення сполук азоту денітрифікуючими бактеріями (денітрифікація – клас мікробіологічних процесів відновлення нітратів до нітрітів і далі до газоподібних оксидів і молекулярного азоту).

Метан у проточних природних водах знаходиться у невеликих кількостях. Проте метан добре відомий у болотних водах (болотний газ), у водах озер та інших водоймах у придонних шарах. Зустрічається метан переважно в підземних водах на значних глибинах.

Інертні (благородні) гази (гелій, аргон, неон, криптон і ксенон), хімічно пасивними, зустрічаються переважно у підземних водах як домішок будучи хімічно пасивними, зустрічаються переважно у підземних водах як домішок інших газів.

5. Мікроелементи – це речовини, які знаходяться в природних водах у дуже малих концентраціях (менше 1 мг/дм3). Серед них виділяють: бром В, йод І, фтор F, літій Li, барій Ва; важкі метали: залізо Fe, нікель Ni, цинк Zn, кобальт Со, мідь Сu, кадмій Cd, свинець Рb, ртуть Hg та ін.; радіоактивні елементи як природного (калій 40К, рубідій 87Rb, уран 238U, радій 226Ra та ін.), так і антропогенного (стронцій 90Sr, цезій 137Cs та ін.) походження.

6. Особливе місце займають іони водню, які утворюються в результаті дисоціації вугільної кислоти (Н2СО3↔НСО3) і самої води (Н2О Н++ОН). Іон водню є носієм кислотних властивостей у розчині, а гідроксильний іон ОН – лужних. У хімічно чистій воді обидва іони знаходяться в однаковій кількості і тому така вода нейтральна. Концентрація іонів водню в ній дорівнює 10-7 г/л. Стан іонної рівноваги природних вод характеризує водневий показник рН, який являє собою логарифм концентрації водневих іонів (моль/л), взятий зі зворотним знаком:

рН=-log[Н+].

Отже, вода з нейтральною реакцією має рН=7, при рН<7 – реакція кисла, при рН>7 – лужна. Більшість природних вод мають рН від 6.5 до 8.5.

7. Забруднювальні речовини – це нафтопродукти, ядохімікати (пестициди, гербіциди), добрива, миючі засоби (детергенти), деякі мікроелементи (дуже токсичні важкі метали – ртуть, свинець і кадмій), радіоактивні речовини.

Більша частка забруднюючих речовин має антропогенне походження, але існують і природні джерела забруднення природних вод.

 

2. Чинники формування складу вод.

Чинники, які визначають склад природних вод, поділяються на такі групи:

1) фізико-географічні (рельєф, гідрографічна мережа, клімат, ґрунтовий покрив);

2) геологічні (склад гірських порід, тектонічна будова, гідрогеологічні умови);

3) фізико-хімічні (хімічні властивості, кислотно-лужні та окисно-відновні умови, змішування вод і катіонний обмін);

4)біологічні (життєдіяльність живих організмів і рослин);

5)антропогенні (штучні) – усі чинники, пов’язані з діяльністю людини.

До фізико-географічних чинників відносять такі:

рельєф посередньо впливає на мінералізацію і хімічний склад ґрунтових та поверхневих вод. Розчленований рельєф сприяє інтенсивному стоку, вилужуванню та виносу солей з водоутворюючих порід. У цьому випадку виникає тенденція опріснених вод і формування гідрокарбонатного класу кальцієвої групи.

на рівнинних просторах в умовах уповільненого стоку та слабкого дренажу, особливо в умовах посушливого клімату, формуються води підвищеної мінералізації та строкатого хімічного складу (степові рівнини).

гідрографічна мережа впливає на хімічний склад поверхневих і ґрунтових вод через густоту та глибину ерозійного врізу, величину поверхневого стоку, схили, рівневий та льодовий режим. Глибокий ерозійний вріз, велика густота річкової мережі, інтенсивний стік сприяють формуванню вод слабкої мінералізації гідрокарбонатно-кальцієвого складу (лісостеп). Слабкий поверхневий стік сприяє підвищенню рівня ґрунтових вод і при сухому кліматі – інтенсивному їх випаровуванню, що призводить до підвищення мінералізації поверхневих вод (рівнини півдня). В умовах зволоженого клімату ці фактори не істотно впливають на склад вод, тому що основним формуючим фактором є клімат.

клімат впливає на хімічний склад вод суходолу через склад атмосфери, атмосферні явища, сонячну радіацію, режим вітру, інтенсивність і режим атмосферних опадів, температуру повітря та випаровування.

атмосферні опади істотно впливають на мінералізацію, склад ґрунтових і поверхневих вод унаслідок їх надходження в поверхневі водойми і ґрунтові води. Інтенсивність і кількість опадів формують режим поверхневого стоку та регулюють гідрохімічний режим річок, озер, водосховищ, вод місцевого стоку. В умовах засолених порід зони аерації у періоди інтенсивного випадання опадів у ґрунтових водах змінюється не тільки мінералізація, а й хімічний склад (степова зона).

вплив температури повітря на зміни хімічного складу поверхневих і ґрунтових вод істотний у випадках, коли зміни температур повітря призводять до змін температури води і значного промерзання ґрунтового покриву. Коливання температур води обумовлюють зміни розчинності солей, а отже, підвищують або знижують мінералізацію. Льодовий покрив призводить до порушення рівноваги карбонатно-кальцієвої системи у поверхневих водах унаслідок накопичення вільного двоокису вуглецю при окисленні органічних речовин в умовах порушеного газообміну з атмосферою.

випаровування поверхневих вод веде до підвищення їх мінералізації. Слабко розчинені солі випадають в осад і гідрокарбонатні води переходять у сульфатні, а потім – у хлоридні. Ґрунти змінюють хімічний склад поверхневих і ґрунтових вод, збагачуючи їх різними солями, органічними речовинами і вільною вуглекислотою при фільтрації атмосферних опадів.

Геолого-структурні фактори впливають, головним чином, на склад та мінералізацію підземних вод, а через них – на живлення ними поверхневих вод.

До гідрогеологічних факторів відносять гідродинамічні та гідрогеологічні умови, які в значній мірі обумовлюють хімічний склад поверхневих і особливо підземних вод.

До складу фізико-хімічних факторів формування складу природних вод відносять хімічні властивості елементів, розчинність солей, луговокислотні, окисно-відновлювальні умови, дифузію, змішування вод, катіонний обмін, температуру, тиск та ін.

Вплив біологічних факторів обумовлюється діяльністю рослин та мікроорганізмів. Вони зумовлюють, з одного боку, біогенну метаморфізацію природних вод, а з іншого – збагачуються у деяких випадках мікрокомпонентами.

Рослинність впливає на характер ґрунтових реакцій. Так, хвойні ліси сприяють збільшенню кислотності через кислі властивості їхніх органічних решток, трав’яниста рослинність, навпаки, сприяє нагромадженню лугів у ґрунтових розчинах. Водні рослини змінюють газовий та хімічний склад водойм. Унаслідок життєдіяльності рослин водойми збагачуються органічною речовиною.

Мікроорганізми у водоймах розкладають залишки відмерлих рослин і тваринних організмів. Цей процес може закінчуватись повним розпадом органічних речовин з утворенням простих мінеральних сполук (СО2, Н2О та інших). Така життєдіяльність мікроорганізмів має дуже серйозне значення для природного очищення вод. Крім того, мікроорганізми вилучають із води різні хімічні елементи (N, P, C, Ca, K, мікроелементи).

Штучні фактори – це різноманітна людська діяльність, як на водозборах, так і безпосередньо в руслах річок. За характером впливу вони поділяються на хімічні та фізичні. Хімічний вплив – це надходження до водних об’єктів речовин із стічними водами, з атмосфери, а також із джерел, що викликають зміну природного хімічного складу вод.

Фізичний вплив – це зміна фізичних параметрів (температури, Еh тощо). Ці впливи називають антропогенним забрудненням. Унаслідок антропогенного впливу в природні води можуть надходити як іони, утворені за аналогією, що входять до складу незабруднених вод (хлориди, сульфати, натрій та ін.), так і компоненти, які в природних водах не зустрічаються (пестициди СПАР, деякі важкі метали).

 

Контрольні питання.

1. Перерахуйте основні макро- та мікроелементи природних вод.

2. Надайте характеристику розчинних газів у складі природних вод.

3. Роль іонів водню у складі природних вод.

4. Органічні та забруднюючі речовини природних вод.

5. Перерахуйте основні чинники формування складу вод. Наведіть стислу характеристику кожного з них.

6. Охарактеризуйте фізико-географічні чинники формування складу природних вод.

 

Лекція №4. Міжнародне та національне законодавство
в галузі охорони водного середовища

План:

1. Структура та зміст Водного кодексу України;

2. Специфіка зарубіжного екологічного законодавства та механізм його чинності.

 

1. Структура та зміст Водного кодексу України.

Основним нормативним законодавчим документом, що регулює водні відносини в нашій країні є Водний Кодекс України.

Водний кодекс України – кодифікований закон України. Кодекс введено в дію з дня опублікування – 13 червня 1995 року – згідно з Постановою Верховної Ради України від 6 червня 1995 року N 214/95-ВР.

За своєю структурою Кодекс складається з 6 розділів, 24 глав та 112 статей (табл. 2).

 

Таблиця 2

Структура Водного кодексу України

№ розділу

Назва розділу

Глави

Статті

І

Загальні положення.

1

1-11

ІІ

Державне управління і контроль у галузі використання і охорони вод та відтворення водних ресурсів.

2

12-41

ІІІ

Водокористування.

9-17

42-84

ІV

Охорона вод.

18-21

85-108

V

Спори з питань використання і охорони вод та відтворення водних ресурсів. Відповідальність за порушення водного законодавства.

22-23

109-111

VI

Міжнародні відносини.

24

112

 

Офіційне опублікування: Відомості Верховної Ради України, 1995, N 24 (13.06.95), ст. 189. Голос України, 1995, 07, 20.07.95 N 133.

У преамбулі Кодексу зазначено, що усі води (водні об’єкти) на території України є національним надбанням народу України, однією з природних основ його економічного розвитку і соціального добробуту.

Водні ресурси забезпечують існування людей, тваринного і рослинного світу і є обмеженими та уразливими природними об’єктами.

В умовах нарощування антропогенних навантажень на природне середовище, розвитку суспільного виробництва і зростання матеріальних потреб виникає необхідність розробки і додержання особливих правил користування водними ресурсами, раціонального їх використання та екологічно спрямованого захисту.

Водний кодекс, в комплексі з заходами організаційного, правового, економічного і виховного впливу, сприятиме формуванню водно-екологічного правопорядку і забезпеченню екологічної безпеки населення України, а також ефективнішому, науково обґрунтованому використанню вод та їх охороні від забруднення, засмічення та вичерпання.

Завданням водного законодавства є регулювання правових відносин з метою забезпечення збереження, науково обґрунтованого, раціонального використання вод для потреб населення і галузей економіки, відтворення водних ресурсів, охорони вод від забруднення, засмічення та вичерпання, запобігання шкідливим діям вод та ліквідації їх наслідків, поліпшення стану водних об’єктів, а також охорони прав підприємств, установ, організацій і громадян на водокористування.

Водні відносини в Україні регулюються цим Кодексом, Законом України «Про охорону навколишнього природного середовища» та іншими актами законодавства.

Земельні, гірничі, лісові відносини, а також відносини щодо використання та охорони рослинного і тваринного світу, територій та об’єктів природно-заповідного фонду, атмосферного повітря, виключної (морської) економічної зони та континентального шельфу України, що виникають під час користування водними об’єктами, регулюються відповідним законодавством України.

Усі води (водні об’єкти) на території України становлять її водний фонд.

До водного фонду України належать:

1. поверхневі води:

— природні водойми (озера);

— водотоки (річки, струмки);

— штучні водойми (водосховища, ставки) і канали;

— інші водні об’єкти;

2. підземні води та джерела;

3. внутрішні морські води та територіальне море.

До земель водного фонду належать землі, зайняті:

морями, річками, озерами, водосховищами, іншими водоймами, болотами, а також островами;

прибережними захисними смугами вздовж морів, річок та навколо водойм;

гідротехнічними, іншими водогосподарськими спорудами та каналами, а також землі, виділені під смуги відведення для них;

береговими смугами водних шляхів.

 

2. Специфіка зарубіжного екологічного законодавства та механізм його чинності.

З початку 70-х років у багатьох країнах було прийнято «Основний закон із боротьби проти забруднення навколишнього середовища» – так називався цей закон в Японії. У США він має назву «Закон про національну політику в сфері охорони навколишнього середовища».

У цих законах вперше закріплено загальні принципи й цілі діяльності державних органів із питань охорони довкілля, які мали забезпечити концептуальну однорідність законодавства у цій сфері, визначено основні напрями діяльності та органи, які її здійснюють. Наприклад, у законодавстві Японії вперше було дано правову дефініціюзна́чення, ви́значення) терміна «Когай» (суспільні збитки), якими було названо «…будь-яку ситуацію, коли здоров’ю людей або живій речовині в навколишньому середовищі завдано збитків забрудненням атмосфери, води і ґрунтів, шумом, вібраціями, просіданням ґрунту і впливом речовин із різким запахом, що виникли внаслідок промислового виробництва чи будь-якого іншого виду людської діяльності».

Для розвитку положень вищезгаданого закону було прийнято спеціальні законодавчі акти, спрямовані на спеціальне запобігання та усунення порушень якості окремих компонентів середовища. В основу законодавчої піраміди було покладено численні нормативні акти (постанови, накази, правила тощо) орга­нів місцевої влади, які найбільшою мірою враховували природно-географічну та соціально-економічну специфіку того чи іншого регіону.

У цьому законі центральне місце відведено розділам, які регламентують головні напрями діяльності держави у сфері охорони навколишнього середовища, а саме: впровадження стандартів якості довкілля, організацію моніторингу, керівництво розробленням і реалізацією програм контролю за забрудненням середовища, організацію наукових досліджень з проблем довкілля, бюджетно-фінансову діяльність тощо. Гострота екологічних проблем у Японії змусила керівні кола країни включити в текст цього закону положення про несення приватними підприємствами всіх або часткових витрат на охорону довкілля.

У США вже у 1970 р. сформульовано положення про обов’язковість державної екологічної експертизи всіх напрямів господарської діяльності. У спеціальних законах було визначено конкретні природозахисні заходи з охорони повітря, води, поводження з твердими відходами, контролю за отрутохімікатами й токсичними речовинами, рекультивації земель, боротьби з шумом, несприятливими вібраціями та запахами.

Серед спеціальних законів слід відзначити закон про екологічну освіту. В більшості розвинених країн діє чіткий механізм реалізації екологічного законодавства – його правового та економічного аспектів. Законодавство встановлює відповідальність власників потенційно небезпечних об’єктів і необхідність відшкодування збитків особам, потерпілим від аварії чи катастрофи, завдані забрудненням землі, повітря, води. Крім того, прийняття кожного природоохоронного закону супроводжується виділенням із державного бюджету асигнувань на захист навколишнього середовища.

Так, у США 1972 р. конгрес прийняв «Закон про чистоту водного середовища», на реалізацію якого було виділено 18 млрд дол. на найближчі три роки; інвестиції використано на будівництво муніципальних очисних споруд, які наполовину завантажені переробкою промислових стічних вод. На знешкодження звалищ хімічних та інших небезпечних відходів у 1980 р. було виділено 1,6 млрд дол. («Закон про суперфонд»), а 1986 р. – ще 8,5 млрд («Новий закон про суперфонд»).

У зарубіжних країнах діє широка мережа національних законів з охорони повітря, вод і земель, комплексні правові акти з охорони навколишнього середовища. Згідно із законом про охорону атмосферного повітря у Болгарії обов’язковим для підприємств є застосування лише такої технології, яка забезпечує мінімальні та допустимі викиди в повітря шкідливих речовин. Майже в усіх розвинутих країнах контролюється рівень концентрацій забруднювальних речовин, а також обсяги викидів від окремих виробництв та їх якісні характеристики.

Для зацікавленості лісокористувачів у відновленні зелених насаджень за законом США тимчасові витрати на амортизацію капіталу бере на себе держава. Вона виділяє на пільгових умовах під мінімальні відсотки і на кілька років до 10 тис. дол. щорічних займів на цільові витрати (насіннєводство, меліорація).

Як і в інших країнах, у США значно забруднюють повітря в містах вихлопні гази автомобілів. Сенат конгресу схвалив законопроект щодо застосування інших видів палива для роботи автотранспорту. Міністерством транспорту США було виділено 35 млн дол. для проведення в містах випробовувань автобусів, що працюють на зрідженому газі, скрапленому природному газі, етанолі і метанолі.

У Японії діє законодавство про контроль за виробництвом фреонів, розроблено спеціальну програму реконструкції підприємств з виробництва фреонів, обсяг фінансування якої щороку становить 48 млн ієн, передбачено пільги щодо кредитування і податків на екологічні заходи.

У багатьох індустріальних країнах Азії екологічні проблеми співзвучні з японськими. У Сінгапурі закон про охорону громадського здоров’я і навколишнього середовища було прийнято в 1968 р., закон про охорону повітря – в 1971 р. У Таїланді законодавство щодо охорони довкілля почало діяти з 1974 р., у Південній Кореї – з 1977 р., в Індонезії – з 1979 р.

Закон США про водні ресурси передбачає виконання 16 програм. Встановлено кримінальну відповідальність за свідоме скидання у водойми забруднень, що загрожують здоров’ю і життю людей.

У Франції контроль за охороною вод здійснюється на основі закону, прийнятого у 1964 р. За цим законом у країні діє 6 басейнових управлінь. У Великобританії відповідно до закону про водні ресурси (1973 р.) стан якості водойм контролюють 10 регіональних водних комітетів. У Нідерландах відповідно до закону про забруднення поверхневих вод промислові підприємства і муніципалітети зобов’язані мати ліцензію на скидання відходів.

У Швейцарії законом про охорону вод від забруднення регламентується максимально допустимий рівень вмісту забруднюваль­них речовин у разі скидання стічних вод. У Бельгії скидання стічних вод без ліцензії заборонено. Подібний порядок існує і в Норвегії та Данії. В Україні Міністерство охорони навколишнього природного середовища України затверджує Стандарти якості поверхневих і підземних вод.

 

Контрольні питання.

1. Водний Кодекс України. Структура та завдання.

2. Водний фонд України.

3. Особливості правової охорони навколишнього середовища у США.

4. Контроль за охороною водних ресурсів у Франції та Швейцарії.

 

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.

НОРМУВАННЯ ТА КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ ВОДИ

 

Відповідно до Водного кодексу України оцінка якості води здійснюється на основі нормативів екологічної безпеки водокористування й екологічних нормативів якості води водних об’єктів.

Діючі нормативи екологічної безпеки водокористування дозволяють оцінити якість води, використовуваної для комунально-побутового, господарсько-питного і рибогосподарського водокористування.

До комунально-побутового водокористування відноситься використання водних об’єктів для купання, заняття спортом і відпочинку. До господарсько-питного водокористування відноситься використання водних об’єктів як джерела господарсько-питного водопостачання і для водопостачання підприємств харчової промисловості. До рибогосподарського водокористування відноситься використання водних об’єктів як середовище існування риб і інших водних організмів. Водні об’єкти рибогосподарського призначення підрозділяються на вищі, першу і другу категорії. Різні ділянки одного водного об’єкта можуть відноситися до різних категорій водокористування.

Нормативну базу оцінки якості води складають загальні вимоги до сполуки і властивостей води і значення гранично припустимих концентрацій речовин у воді водних об’єктів.

Загальні вимоги визначають припустимі сполуки і властивості води, оцінювані за найбільш важливими фізичними, бактеріологічними й узагальненими хімічними показниками. Вони можуть задаватися у виді конкретної величини, зміни величини показника в результаті впливу зовнішніх факторів або у виді якісної характеристики показника.

Гранично допустимі концентрації (ГДК) – це встановлений рівень концентрації речовин у воді, вище якого вода вважається непридатною для конкретного виду водокористування. ГДК, як правило, задаються у виді конкретного значення концентрації.

При оцінці якості води враховується принцип адитивності (властивість величин, яка полягає в тому, що значення величини, яка відповідає цілому об’єкту, дорівнює сумі значень величин, що відповідають його частинам, незалежно від того, яким чином поділено об’єкт) – односпрямованої дії. Відповідно до цього принципу приналежність декількох речовин до того самого ЛПВ виявляється в підсумовуванні їхнього негативного впливу

Екологічні нормативи якості води встановлюються для оцінки стану водних об’єктів на основі екологічної класифікації поверхневих вод.

Система екологічної класифікації якості поверхневих вод включає три класифікаційні групи: сольової сполуки, еколого-санітарних показників і показників складу і біологічної дії специфічних речовин.

Вода, що використовується населенням для пиття і господарсько-побутових цілей, повинна відповідати певним гігієнічним вимогам, викладеним в Державних санітарних правилах і нормах України
ДСанПіН 2.2.4-171-10 «Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною» замість ДСанПіН №383 від 23 грудня 1996 року «Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання». СанПіН є нормативним актом, що встановлює критерії безпеки та нешкідливості для людини води централізованих систем питного водопостачання. СанПіН застосовується щодо води, що подається системами водопостачання та призначеної для споживання населення в питних і побутових цілях, для використання в процесах переробки продовольчої сировини, виробництва, транспортування і зберігання харчових продуктів.

Більш того, СанПіН регламентує і саме проведення контролю якості води централізованого господарсько-питного водопостачання.

Згідно з вимогами СанПиН питна вода повинна бути безпечною в епідеміологічному і радіаційному відношенні, нешкідливою за хімічним складом і мати сприятливі органолептичні властивості. При цьому якість питної води повинна відповідати гігієнічним нормативам як перед її надходженням у розподільну мережу, так і в будь-якій наступній точці водорозбору.

 

Лекція №5. Вимоги та контроль якості води
за органолептичними та фізико-хімічними показниками

План:

1. Вимоги до органолептичних показників якості води;

2. Фізико-хімічні показники якості води.

 

1. Вимоги до органолептичних показників якості води.

Органолептичні показники (властивості) води – це ознаки, що сприймаються органами чуття і оцінюються по інтенсивності їх прояву. Ці показники ще називаються фізико-органолептичними.

Запах обумовлений наявністю у воді хімічних речовин природного і техногенного походження випаровуватися і викликати роздратування нюхових рецепторів слизових оболонок носа, викликаючи відповідне відчуття.

Запахи розрізняються за характером і інтенсивностю. За характером запахи бувають природні (болотний, затхлий, трав’яний і т.д.), специфічні, викликані техногенними причинами (аптечний, хлорфенольного і т.д.) і невизначені.

Згідно з опублікованими відомостями, з метою характеристики інтенсивності запахів води в США ще в 1914 р. запропонували п’ятибальну шкалу: 0 – без запаху; 1 – дуже слабкий, який споживач не виявляє, але відчуває досвідчений фахівець-одоратор; 2 – слабкий, споживач відчуває тільки у разі, якщо звернути його увагу; 3 – помітний, споживач легко виявляє і негативно реагує; 4 – чіткий, вода непридатна для вживання; 5 – дуже сильний, вода непридатна для вживання. Зазначена шкала в даний час застосовується в Україні, Росії та багатьох інших країнах.

При підвищенні температури збільшується летючість розчинених у воді органічних речовин, що призводить до посилення запахів. Якісною вважається вода, що не має запаху.

Смак і присмак обумовлені наявністю у воді хімічних речовин, що викликають подразнення смакових рецепторів поверхні язика і відповідне відчуття.

Смаки за характером розрізняють: солоний, гіркий, кислий і солодкий. Решта — присмаки: болотний, металевий, лужний, нафтопродуктів та інші.

Запах, смак і присмак води є важливими гігієнічними показниками якості питної води з наступних причин:

— неприємні запах, смак і присмак води різко обмежують її використання;

— специфічні запах, смак і присмак свідчать про забруднення води внаслідок попадання в джерело водопостачання промислових, сільськогосподарських, господарсько-побутових або інтенсивно забруднених зливових стічних вод внаслідок господарської діяльності людини;

— природний запах, смак і присмак вказують на наявність у воді органічних і неорганічних речовин, що утворилися в результаті життєдіяльності водних організмів і біохімічних процесів переробки органічних сполук (гумінових речовин), що потрапили у воду з ґрунту.

Для оцінки інтенсивності смаків і присмаків води застосовується також п’ятибальна шкала, як і при оцінці запахів.

Забарвленість – природна якість води, що залежить від кількості гумінових органічних речовин, що знаходяться в ній та потрапляють у воду з ґрунту. Зазначені речовини отримали свою назву від слова «гумус». Гумус – це органічна речовина ґрунту, що утворюється в результаті розпаду рослинних та тваринних залишків і продуктів життєдіяльності організмів. Гумус складається з гумінових кислот, фульвокислот, гуміну, ульміну та має темне забарвлення. Тому гумінові речовини надають воді забарвлення від жовтого до коричневого.

Забарвленість води вимірюють у градусах. Її значення для питної води мають не перевищувати 20 градусів. В деяких випадках (в паводковий період) допускається забарвленість води до 35 градусів (зазначені норми узгоджено із санітарно-епідеміологічною службою).

Каламутність води – вміст зважених часточок в одиниці об’єму суміші води із цими часточками. Природна мутність води обумовлена вмістом зважених часточок органічного і неорганічного походження (глина, іл., органічні колоїди, планктон та ін.). Каламутність питної води має не перевищувати 1,5 мг/л. В деяких випадках (в паводковий період) допускається каламутність води до 2,0 мг/л (зазначені норми узгоджено із санітарно-епідеміологічною службою). Протилежним поняттям до каламутності води є її прозорість, тобто властивість води пропускати світлові промені. Чим більше каламутність води тим менша її прозорість.

Норми органолептичних показників якості для води наведено у табл. 3.

 

Таблиця 3

Органолептичні показники (властивості) питної води

Найменування показників

Нормативи для питної води

водопровідної

з колодязів та каптажів джерел

фасованої, з пунктів розливу та бюветів

Запах, бали

при 20° C

при 60° C

до 2

до 2

до 3

до 3

0 (до 2)2

до 1 (2)2

Смак і присмак, бали

до 2

до 3

0 (до 2)2

Забарвленість, нефелометрична одиниця
(1 НОК =

= 0,58 мг/дм
3)

до 20 (35)1

до 35

до 10 (20)2

Каламутність, мг/л

до 1,0 (3,5)1

до 2,6 (3,5)1 – для підземного вододжерела

до 3,5

до 0,5 (1,0)2

1 – норматив, зазначений у дужках, установлюється в окремих випадках за погодженням з головним державним санітарним лікарем відповідної адміністративної території.

2 – норматив, зазначений у дужках, установлюється для питної води фасованої газованої, питної води з пунктів розливу та бюветів.

 

2. Фізико-хімічні показники якості води.

Фізико-хімічні показники якості води або їх ще відносять до категорії хімічних речовин, що впливають на органолептичні властивості води – це речовини, що зустрічаються в природних водах або додаються до води в процесі обробки.

До фізико-хімічних показників відносять речовини, що умовно поділяють на 2 групи: органічного та неорганічного походження. До першої групи відносять: водневий показник, діоксин вуглецю, залізо загальне, загальна жорсткість, загальна лужність, йод, кальцій, магній, марганець, мідь, поліфосфати, сульфати, сухий залишок, хлор залишковий вільний, хлориди, цинк. До другої лише один показник – хлор залишковий зв’язаний.

Водневий показник (рН) – природна якість води, що обумовлена наявністю вільних іонів водню. Вода більшості поверхневих водних джерел має рН 6,5-8,5, а підземних вод – 6,0-9,0. Зміна величини водневого показника свідчить про забрудненість джерела водопостачання кислими або лужними стічними водами.

Залізо (Fe). Концентрація заліза у природній воді коливається у межах від 0,01 до 26,0 мг/л. При вмісті заліза у питній воді більше 1 мг/л, така вода має терпкий присмак. Концентрація заліза в питній воді централізованого постачання може збільшуватись при використанні чавунних та стальних водопровідних труб у випадку нестійкого водопостачання – після тимчасового припинення подачі води споживачам, коливання тиску у водопровідній мережі.

Загальна жорсткість – природна властивість води, обумовлена наявністю в ній розчинених солей лужноземельних металів – кальцію, магнію (а також сульфатів, карбонатів, гідрокарбонатів та ін.). Розрізняють постійну та тимчасову жорсткість.

Тимчасова, або гідрокарбонатна, жорсткість обумовлена наявністю гідрокарбонатів Са2+ и Mg2+, які під час кипятіння води перетворюються у нерозчинні карбонати та випадають в осад, утворюючи накип.

Постійною називають жорсткість, яка залишається після тривалого (1 година) кипятіння води та обумовлена наявністю хлоридів та сульфатів Са2+ і Mg2+, що не випали в осад.

Встановлено, що значний вміст у воді солей жорсткості придають воді гіркий смак, який відчувається, якщо загальна жорсткість перевищує
7 мг-екв/л. Оптимальною вважається вода середньої жорсткості – від 3,5 до 7,0 мг-екв/л.

Сульфати і хлориди розповсюджені у природній воді у вигляді солей натрію, калію, магнію та ін. металів. Присутність хлоридів та сульфатів у воді водних об’єктів може бути обумовлено природними (з ґрунту) та антропогенними (забруднення внаслідок діяльності людини) причинами. Сульфати надають воді гіркий смак, а хлориди – солоний.

Сухий залишок (загальна мінералізація) – це кількість розчинених речовин, в основному мінеральних солей, в 1 л води.

Спостереження показали, що гіркий або солоний смак питної води не відмічається у тому випадку, якщо загальна мінералізація не перевищує
1000 мг/л. Саме таку воду називають прісною. Оптимальною вважається вода з вмістом сухого залишку 300-500 мг/л.

Мідь (Сu). Зазвичай мідь у воді знаходиться у межах від 0,01 до
5 мг/л. У випадку перевищення вмісту міді у воді 5,0 мг/л вода набуває неприємного терпкого присмаку. Згідно опублікованим даним, у випадку перевищення вмісту міді у воді вище 1,0 мг/л відмічається забарвлення білизни під час прання та корозія алюмінієвого посуду. Мідь малотоксична.

Марганець (Мn). Вміст марганцю в природних водах коливається від декількох міліграм в 1 л. В концентраціях більших за 0,15 мг/л, марганець викликає забарвлення води в рожевий колір, надає їй неприємного смаку, а також викликає утворення накипу на посуді.

Цинк (Zn). При вживанні питної води з концентрацією сполук цинку вище 5,0 мг/л відчувається неприємний в’яжучий присмак.

Сполуки цинку у воді малотоксичні. Вміст цинку у питній воді має не перевищувати 5,0 мг/л.

Норми вмісту цих речовин у воді питній наведено у табл. 4.

 

Таблиця 4

Фізико-хімічні показники якості води питної

Найменування показників

Нормативи для питної води

водопровідної

з колодязів та каптажів джерел

фасованої, з пунктів розливу та бюветів

а) неорганічні компоненти

рН, од. рН

6,5-8,5

6,5-8,5

6,5-8,5

(понад 4,5)3

Діоксин вуглецю, %

не визначається

не визначається

0,2-0,3 – для
слабогазованої

0,31-0,4 – для середньогазованої

0,41-0,6 – для сильногазованої

Залізо загальне, мг/дм3

до 0,2 (1,0)1

до 1,0

до 0,2

Загальна жорсткість, ммоль/дм3

до 7,0 (10,0)1

до 10,0

до 7,0

Загальна лужність, ммоль/дм3

не визначається

не визначається

до 6,5

Йод, мкг/дм3

не визначається

не визначається

до 50

Кальцій, мг/дм3

не визначається

не визначається

до 130

Магній, мг/дм3

не визначається

не визначається

до 80

Марганець, мг/дм3

до 0,05 (0,5)1

до 0,5

до 0,05

 

Продовження табл. 4

Мідь, мг/дм3

до 1,0

не визначається

до 1,0

Поліфосфати, мг/дм3

до 3,5

не визначається

до 0,6 (3,5)2

Сульфати, мг/дм3

до 250 (500)1

до 500

до 250

Сухий залишок, мг/дм3

до 1000 (1500)1

до 1500

до 1000

Хлор вільний, мг/дм3

до 0,5

до 0,5

до 0,05

Хлориди, мг/дм3

до 250 (350)1

до 350

до 250

Цинк, мг/дм3

до 1,0

не визначається

до 1,0

б) органічні компоненти

Хлор залишковий вільний, мг/дм3

до 1,2

до 1,2

до 0,05

 

1 – норматив, зазначений у дужках, установлюється в окремих випадках за погодженням з головним державним санітарним лікарем відповідної адміністративної території.

2 – норматив, зазначений у дужках, установлюється для питної води фасованої газованої, питної води з пунктів розливу та кюветів;

3 – pH для газованої питної води.

 

Контрольні питання.

1. Органолептичні показники води: їх значення при оцінці якості та перелік основних, що передбачені ДСанПіН 2.2.4-171-10.

2. Запах та смак води. Особливості їх визначення під час проведення оцінки якості питної води.

3. Чим обумовлені забарвленість та каламутність води. Поняття прозорості води.

4. Поняття загальної жорсткості питної води.

5. Вплив вмісту цинку, марганцю та міді на якість води.

6. Охарактеризуйте вплив на якість води присутності у її складі хлоридів, сульфатів та заліза.

Лекція №6. Вимоги та контроль якості води за
санітарно-токсикологічними показниками безпечності

хімічного складу та показниками епідемічної безпеки води

План:

1. Поняття санітарно-токсикологічні показники безпечності хімічного складу та їх ГДК;

2. Епідемічна безпека води.

 

1. Поняття санітарно-токсикологічні показники безпечності хімічного складу та їх ГДК.

Санітарно-токсикологічні показники – хімічні показники, що нормуються за санітарно-токсикологічною ознакою шкідливості. Дана група показників характеризує шкідливу дію речовин на організм людини.

Нешкідливість і небезпека води в відношенні санітарно-токсикологічних показників хімічного складу визначається:

1) вмістом шкідливих хімічних речовин, що найчастіше зустрічаються в природних водах;

2) вмістом шкідливих речовин, що утворюються в процесі її водообробки в системі водопостачання;

3) вмістом шкідливих хімічних речовин, що надходять в джерела в результаті господарської діяльності людини.

Є ряд хімічних речовин, присутність яких в питній воді в концентраціях, що перевищують певний рівень, може становити певну небезпеку для здоров’я. Їх допустимі рівні повинні бути визначені виходячи з добового споживання води (2,5 л) людиною, що важить 70 кг.

Всі хімічні речовини, що визначаються у питній воді, не тільки мають встановлену ГДК, але і відносяться до певного класу небезпеки.

Під ГДК розуміють максимальну концентрацію, при якій речовина не робить прямого чи опосередкованого впливу на стан здоров’я людини (при впливі на організм протягом всього життя) і не погіршує умов гігієнічного водоспоживання. Лімітуючою ознакою шкідливості хімічної речовини у воді, по якому встановлений норматив (ГДК), може бути «санітарно-токсикологічний», або «органолептичний». Для ряду речовин у водопровідній воді є ОДУ (орієнтовні допустимі рівні) речовин у водопровідній воді, розроблені на основі розрахункових або експериментальних методів прогнозу точності.

Класи небезпеки речовин ділять на:

1 клас – надзвичайно небезпечні;

2 клас – високонебезпечні;

3 клас – небезпечні;

4 клас – помірно небезпечні.

Нешкідливість хімічного складу питної води визначається відсутністю змісту в ній небезпечних для здоров’я людей речовин у концентраціях, що перевищують ГДК.

При виявленні у питній воді декількох хімічних речовин, нормованих за токсикологічною ознакою шкідливості її відносять до 1-го і 2-го (надзвичайно і високонебезпечні) класу небезпеки. Сума співвідношень виявлених концентрацій кожної зі шкідливих речовин до їх максимально допустимого рівня (ГДК) не повинна бути більше 1 для кожної групи речовин, що характеризуються більш-менш односпрямованим впливом на організм.

Нормовані значення такої групи показників наведено в табл. 5.

 

Таблиця 5

Санітарно-токсикологічні показники питної води

Найменування показників

Нормативи для питної води

водопровідної

з колодязів та каптажів джерел

фасованої, з пунктів розливу та бюветів

а) неорганічні компоненти

Алюміній**, мг/дм3

до 0,20 (0,50)2

не визначається

до 0,1

Амоній, мг/дм3

до 0,5 (2,6)1

до 2,6

до 0,1 (0,5)1

Продовження табл. 5

Діоксин хлору, мг/дм3

до 0,1

не визначається

не визначається

Кадмій**, мг/дм3

до 0,001

не визначається

до 0,001

Кремній**, мг/дм3

до 10

не визначається

до 10

Арсеній**, мг/дм3

до 0,01

не визначається

до 0,01

Молібден**, мг/дм3

до 0,07

не визначається

до 0,07

Натрій**, мг/дм3

до 200

не визначається

до 200

Нітрати (по NO3), мг/дм3

до 50,0

до 50,0

до 10 (50,0)4

Нітрити**, мг/дм3

до 0,5 (0,1)3

до 3,3

до 0,5 (0,1)7

Озон залишковий, мг/дм3

0,1-0,3

не визначається

не визначається

Ртуть*, мг/дм3

до 0,0005

не визначається

до 0,0005

Свинець**, мг/дм3

до 0,010

не визначається

до 0,010

Срібло**, мг/дм3

не визначається

не визначається

до 0,025

Фториди**, мг/дм3

для кліматичних зон:

IV 0,7

III 1,2

II 1,5

до 1,5

1,56

для кліматичних зон:

IV 0,7

III 1,2

II 1,5

Хлорити, мг/дм3

до 0,2

не визначається

не визначається

б) органічні компоненти

Поліакриламід залишковий**, мг/дм3

до 2,0

не визначається

до 0,2

Формальдегід**, мг/дм3

до 0,05

не визначається

до 0,05

Хлороформ**, мг/дм3

до 60

не визначається

до 6

в) інтегральний показник

Перманганатна окиснюваність, мг/дм3

до 5,0

до 5,0

до 2,0 (5,0)4

 

1 Норматив, зазначений у дужках, установлюється в окремих випадках за погодженням з головним державним санітарним лікарем відповідної адміністративної території.

2 Норматив, зазначений у дужках, установлюється для питної води, обробленої реагентами, що містять алюміній.

3 Норматив, зазначений у дужках, установлюється для обробленої питної води.

4 Норматив, зазначений у дужках, установлюється для питної води фасованої газованої, питної води з пунктів розливу та бюветів.

5 pH для газованої питної води.

6 Норматив встановлюється виключно для питної води фасованої. Для питної води з пунктів розливу та бюветів норматив встановлюється за кліматичними зонами.

7 Норматив, зазначений у дужках, установлюється для негазованої питної води.

* Речовини I класу небезпеки.

** Речовини II класу небезпеки.

Примітки:

1. У водопровідній питній воді визначаються:

— хлороформ – якщо питна вода з поверхневих вододжерел;

   хлор залишковий вільний та зв’язаний, озон, поліакриламід – у разі застосування в процесі водопідготовки відповідних реагентів;

   формальдегід – у разі озонування води в процесі водопідготовки;

   діоксид хлору та хлорити – у разі обробки води діоксидом хлору в процесі водопідготовки.

2. У питній воді фасованій, з пунктів розливу та бюветів визначаються:

    хлороформ – якщо вода хлорується в процесі водопідготовки або використовується хлорована вихідна вода;

   формальдегід – у разі озонування води в процесі водопідготовки або якщо використовується озонована вихідна вода;

   срібло та діоксид вуглецю – у разі застосування в процесі водопідготовки відповідних реагентів чи речовин;

   поліакриламід – у разі використання в процесі водопідготовки водопровідної питної води з поверхневого джерела питного водопостачання.

 

2. Епідемічна безпека води.

Найбільш звичайний і поширений вид небезпеки, пов’язаний з питною водою, обумовлений її забрудненням стічними водами, іншими відходами або фекаліями людини і тварин.

Фекальне забруднення питної води може зумовити надходження у воду ряду різних кишкових патогенних організмів (бактеріальних, вірусних і паразитичних). Кишкові патогенні хвороби широко поширені у всьому світі. Серед збудників, що зустрічаються в забрудненої питної воді, виявляють штами сальмонел, шигел, ентеропатогенних кишкові палички, холерного вібріона, іерсініі, ентероколітікі, кампілобактеріозу. Ці організми викликають захворювання, які варіюють від легкої форми гастриту до важких, а іноді й летальні форм дизентерії, холери, черевного тифу.

На жаль, найчастіше воду беруть із відкритих водойм або поверхневих вод, які брудніші, ніж підземні. Найважливіші фактори при виборі місця очищення води – це якість вихідної води і, звичайно ж, економічні можливості.

Бактеріологічне дослідження являє собою найбільш чутливий тест для виявлення свіжого і внаслідок цього потенційно небезпечного фекального забруднення, забезпечуючи таким чином гігієнічну оцінку якості води з достатньою чутливістю і специфічністю, яка не може бути отримана хімічним аналізом. Важливо, щоб дослідження проводилися регулярно і досить часто, оскільки забруднення може бути періодичним і може не виявлятися при аналізі разових проб. Слід також усвідомлювати, що баканаліз може свідчити тільки про можливість чи відсутність забруднення на момент дослідження.

В Україні, як, і в усьому світі, з усіх вимог до якості води на першому місці стоїть епідемічна безпека. Фахівці вважають, що заради цього можна навіть додатково забруднювати воду хімічними речовинами. Органолептичні характеристики офіційно на останньому місці, проте більшість стадій водоочищення спрямована саме на поліпшення її вигляду, смаку й запаху, адже саме за ними споживач судить про якість питної води. Хоча потрібно пам’ятати, що навіть прозора вода без сторонніх присмаків і запахів може містити діоксини, важкі метали й ароматичні вуглеводні.

Згідно ДСанПіН 2.2.4-171-10 показники епідемічної безпеки питної води поділяються на 2 групи: мікробіологічні показники та паразитологічні показники.

Мікробіологічна група епідемічної безпеки питної води включає у себе 9 показників якості: загальне мікробне число при температурі 37° C, загальне мікробне число при температурі 22° C, загальні колі форми, E.coli, ентерококи, синьогнійна паличка, патогенні ентеробактерії, ентеровіруси, аденовіруси, антигени рота вірусів, реовірусів, вірусів гепатиту А та інші. Стосовно паразитологічної групи, то вона включає лише 2 показники: патогенні кишкові найпростіші: ооцисти, криптоспоридій, із оспор, цисти лямблій, дизентерійних амеб, балантидія кишкового та інші, а також показник вмісту кишкових гельмінтів.

Загальне мікробне число відображає загальний рівень вмісту бактерій у воді, а не тільки тих з них, які утворюють колонії, видимі неозброєним оком на поживних середовищах при певних умовах культивування. Ці дані не мають великого значення для виявлення фекального забруднення і не повинні вважатися важливим показником при оцінці безпеки систем питного водопостачання, хоча раптове збільшення числа колоній при аналізі води з підземного вододжерела може служити раннім сигналом забруднення водоносного горизонту.Загальне мікробне число корисно при оцінці ефективності процесів водоочищення, особливо коагуляції, фільтрації та знезараження, при цьому основне завдання полягає в підтримці їхньої кількості у воді на можливо більш низькому рівні. Загальне мікробне число може бути використано також для оцінки незабруднених і цілісності розподільної мережі та придатність води для виробництва харчових продуктів та напоїв, де число мікроорганізмів повинно бути низьким для зведення до мінімуму ризику псування. Цінність даного методу полягає в можливості порівняння результатів при дослідженні регулярно відібраних проб з однієї і тієї ж системи водопостачання для виявлення відхилень.

Загальні коліформні бактерії не повинні бути присутніми в подається споживачеві очищеної питної воді, а їх наявність свідчить про недостатню очищенню або вторинному забрудненні після очищення. У цьому сенсі тест на коліформи може використовуватися як показник ефективності очищення. Відомо, що цисти деяких паразитів більш стійкі до знезараження, ніж коліформние організми. У зв’язку з цим відсутність коліформних організмів в поверхневих водах не завжди свідчить, що вони не містять цист лямблій, амеб та інших паразитів.

Термотолерантні фекальні коліформи являють собою мікроорганізми, здатні ферментувати лактозу при 44° С або 44,5° С і включають рід ешерихії та в меншій мірі окремі штами цитробактер, ентеробактерій і клебсієл. З цих організмів тільки Е. соli специфічно фекального походження, причому вона завжди присутній у великих кількостях в екскрементах людини і тварин і рідко виявляється у воді та ґрунті, не піддалися фекального забруднення. Вважається, що виявлення та ідентифікація Е. соli дає достатню інформацію для встановлення фекальної природи забруднення. Вторинний ріст фекальних коліформ в розподільній мережі малоймовірний, за винятком тих випадків, коли є достатня кількість поживних речовин (БПК більше 14 мг/л), температура води вище 13° С, а вільний залишковий хлор відсутній. Цей тест відсікає сапрофітну мікрофлору.

У сумнівних випадках, особливо коли виявляється присутність коліформних організмів у відсутність фекальних коліформ та Е. соli, для підтвердження фекальної природи забруднення можуть бути використані інші індикаторні мікроорганізми. Ці вторинні індикаторні мікроорганізми включають фекальні стрептококи і сульфідуючи клостридії, особливо клостридій перфрингенс.

Присутність фекальних стрептококів у воді зазвичай вказує на фекальне забруднення. Цей термін відноситься до тих стрептококів, які зазвичай присутні в екскрементах людини і тварин. Ці штами рідко розмножуються в забрудненій воді, вони можуть бути дещо більш стійкими до знезараження, ніж коліформні мікроорганізми. Ставлення фекальних коліформ до фекального стрептокока більш ніж 3:1 характерно для випорожнень людини, а менше 0,7:1 – для випорожнень тварин. Це може бути корисним при встановленні джерела фекального забруднення у разі сильно забруднених джерел. Фекальні стрептококи, крім того, можуть бути використані для підтвердження достовірності сумнівних результатів тесту на коліформи, особливо у відсутність фекальних коліформ. Фекальні стрептококи можуть бути корисні і при контролі якості води у розподільній системі після ремонту водопровідної мережі.

Сульфітредукуючих клостридій – це анаеробні спороутворюючі організми, найбільш характерним з яких є клострідіум перфрингенс, зазвичай присутні у фекаліях, хоча і в значно менших кількостях, ніж Е. соli. Спори клостридій виживають у водному середовищі довше, ніж організми коліформних групи, і вони стійкі до знезараження при неадекватних концентраціях цього агента, часу контакту або значень рН. Таким чином, їх персистентність у воді, що підлягала знезараженню, може свідчити про дефекти очищення і тривалості фекального забруднення.

До вірусів, що викликають особливе занепокоєння у зв’язку з передачею водним шляхом інфекційних захворювань, відносяться головним чином ті, які розмножуються в кишечнику і у великих кількостях виділяються з фекаліями заражених людей. Хоча реплікації вірусів поза організмом не відбувається, ентеровіруси мають здатність до виживання у зовнішньому середовищі протягом декількох днів і місяців. Особливо багато ентеровірусів у стічних водах. При водозаборі на водоочисних спорудах у воді виявляють до 43 вірусних частинок на 1 л.

Питання про кількісну оцінку допустимого вмісту вірусів у воді дуже складне. Складним також є визначення вірусів у воді, особливо питної, так як можливий ризик випадкового забруднення води при відборі проб.

З усіх відомих найпростіших патогенними для людини, що передаються через воду, можуть бути збудники амебіазу (амебної дизентерії), лямбліозу і балантідіаза (інфузорії). Однак через питну воду виникнення даних інфекцій відбувається рідко, лише при попаданні в неї стічних вод. Найбільш небезпечний людина, що є джерелом-носієм резервуара цист лямблій. Потрапляючи в стічні та питні води, а потім знову в організм людини, вони можуть викликати лямбліоз, що протікає з хронічними діареї. Можливий смертельний результат.

Нормативи вмісту зазначених показників затверджено у ДСанПіН 2.2.4-171-10 та наведено у табл. 6.

 

Таблиця 6

Показники епідемічної безпеки питної води

Найменування показників

Нормативи для питної води

водопровідної

з колодязів та каптажів джерел

фасованої, з пунктів розливу та бюветів

1. Мікробіологічні показники

Загальне мікробне число при температурі 37° C – 24 год., КУО/см3

до 100 (50)**

не визначається

до 20*****

Загальне мікробне число при температурі 22° C – 72 год., КУО/см3

не визначається

не визначається

до 100*****

Загальні коліформи***, КУО/100см3

відсутність

до 1

відсутність

Продовження табл. 6

1

2

3

4

E.coli***, КУО/100см3

відсутність

відсутність

відсутність

Ентерококки***, КУО/100см3

відсутність

не визначається

відсутність

Синьогнійна паличка (Pseudomonas aeruginosa), КУО/100см3

не визначається

не визначається

відсутність

Патогенні ентеробактерії, наявність в 1 дм3

відсутність

відсутність

відсутність

Коліфаги****, КУО/дм3

відсутність

відсутність

відсутність

Ентеровіруси, аденовіруси, антигени рота вірусів, реовірусів, вірусів гепатиту А та інші, наявність в 10 дм3

відсутність

відсутність

відсутність

2. Паразитологічні показники

Патогенні кишкові найпростіші:

Ооцисти, криптоспоридій, із оспор, цисти лямблій, дизентерійних амеб, балантидія кишкового та інші,

клітини цисти в 50 дм3

відсутність

відсутність

відсутність

Кишкові гельмінти,

клітини, яйця, личинки в 50 дм3

відсутність

відсутність

відсутність

 

* Для 95% проб води, відібраних з водопровідної мережі, що досліджувались протягом року.

** Через 10 років з часу набрання чинності Санітарними нормами.

*** Для 98% проб води, відібраних з водопровідної мережі, що досліджувались протягом року.

**** Визначають додатково у питній воді з поверхневих вододжерел у місцях її надходження з очисних споруд в розподільну мережу, а також в ґрунтових водах.

***** Визначають під час виробничого контролю перед розливом питної води у тару.

 

Лекція №7. Вплив вмісту деяких речовин на якість води.

План:

1. Вплив вмісту неорганічних речовин на якість води;

2. Вплив вмісту органічних речовин на якість води.

 

1. Вплив вмісту неорганічних речовин на якість води.

Санітарними нормами та правилами всі показники якості води розділено на групи небезпечності. Деякі з них впливають лише на зміну органолептичних показників якості води, але їх надмірний вміст може призвести до певних порушень функцій організму. Найбільш небезпечні речовини віднесено до ІІ групи. Небезпека потрапляння таких речовин через воду у організм людини полягає у тому, що їх вплив на організм людини найбільш різноманітний і несе в собі небезпечні наслідки. Найбільш небезпечним фактором впливу речовин ІІ групи є властивість адитивності (накопичення) і виводяться з організму до декількох років.

Залізо. З причини широкої різноманітності джерел попадання заліза в воду, сьогодні його вміст у ній найчастіше перевищує допустимі норми. Цей метал вкрай негативно впливає на якість рідини: свіжо налита вода, до складу якої входить залізо, перший час дуже прозора, але вже через пару хвилин залізо починає взаємодіяти з киснем, який знаходяться в повітрі, і окислюватися. У підсумку вода набуває непривабливого бурого кольору і характерний металевий присмак. Використовувати таку воду не можна не тільки для пиття і приготування їжі, але навіть для побутових потреб.

Залізо повинно бути присутнім в організмі людини. Норма його змісту – до 4-5 грам. Організм людини накопичує залізо в селезінці і печінці. Якщо виникає його дефіцит – ці органи просто направляють залізо в необхідну зону. На жаль, саме властивості організму накопичувати даний мікроелемент і може принести людині значної шкоди. Якщо у воді, яку він вживає, міститься надлишок заліза, воно буде все одно накопичуватися в печінці, нирках, селезінці та підшлунковій залозі. Цей процес неможливо зупинити, так як в організму немає «точки насичення». У підсумку виникає надлишок заліза, що створює додаткове навантаження на всі органи і викликає в них незворотні патологічні процеси.

Хлориди – група хімічних сполук, солі соляної кислоти HCl.

Іонні хлориди – тверді кристалічні речовини з високими температурами плавлення, що проявляють основні властивості; ковалентні – гази, рідини або легкоплавкі тверді речовини, що мають характерні кислотні властивості. Хлориди з проміжною іонно-ковалентного природою зв’язку проявляють, відповідно, амфотерні властивості. Більшість хлоридів металів добре розчиняються у воді.

Наявність хлоридів у воді спричиняє зміну кольору води, зниження показника її прозорості, появу неприємного запаху та смаку. Велику небезпеку несе вода, в якій концентрація хлоридів перевищує встановлені допустимі норми.

Хлорована вода погано впливає на стравохід і шлунок, сприяє підвищенню тиску, загострення астми, атеросклерозу та ішемії серця. Викликає шкірні роздратування, алергії. За даними вчених Колумбійського університету (США), у тих, хто вживає хлоровану воду, на 44% збільшується ризик захворювання на рак шлунково-кишкового тракту і сечового міхура.

Нітрати – це частина добрив (наприклад, калійна або аміачна селітра). Дощ змиває ці самі нітрати з полів у ріки, озера, підземні води. Інше джерело забруднення води нітратами – стічні води міст і тваринницьких ферм.

Потрапляючи в організм, нітрати перетворюються в нітрити. А нітрити вже з’єднуються з гемоглобіном, який переносить кисень від легенів до тканин. Зв’язавшись з гемоглобіном, нітрати роблять його неактивним. Такий неактивний гемоглобін не здатний з’єднуватися з киснем. В результаті чого, настає кисневе голодування всіх органів. Обмін речовин частково переходить на безкисневий шлях, виділяється багато молочної кислоти (яка викликає біль у м’язах – як після дуже сильного фізичного навантаження). Кисневе голодування клітин і тканин призводить так само до зниження кількості білка, падіння синтезу вітамінів – починається авітаміноз. Оскільки кисень потрібен при роботі щитовидної залози, то в організмі знижується кількість йоду, що призводить до збільшення щитовидної залози (зоб).

Алюміній – відноситься до групи легких металів. Найбільш поширений метал і третій за поширеністю хімічний елемент в земній корі (після кисню і кремнію). У питну воду потрапляє з підземних вод, вод річок та ін. Найбільш розповсюджений шлях потрапляння алюмінія у воду при проходженні технічної очистки води від домішок за допомогою сульфату алюмінію. За таких умов домішки коагулюють, а алюміній залишається у воді.

Численні дослідження вчених доводять, що накопичуючись в організмі, алюміній:

— умертвляє клітини мозку (паралізує центральну нервову систему, викликає тремтіння голови і судоми), призводячи до хвороби Альцгеймера

— викликає анемію і артрит (у хворих на артрит алюмінію в крові в п’ять разів більше, ніж у здорових),

— пригнічує вироблення шлункових і слинних ферментів,

— сприяє розвитку остеопорозу (крихкості кісток) і рахіту.

Кадмій. У природних умовах кадмій потрапляє в підземні води внаслідок вилуговування руд кольорових металів, а також у результаті розкладання водних рослин і організмів, здатних його накопичувати. В останні десятиліття превалюючим стає антропогенний фактор забруднення кадмієм природних вод. Стоки рудообогатітельних фабрик, заводів з виробництва кольорових металів, хімічних та інших промислових підприємств вносять в наш час основний внесок у скиди кадмію в природу. За деякими даними у світі щорічно в навколишнє середовище викидається близько 5000 т кадмію.

Кадмій присутній у воді у розчиненому вигляді (сульфат, хлорид, нітрат кадмію) і завислому вигляді у складі органо-мінеральних комплексів. На вміст кадмію у воді істотний вплив робить pH середовища (у лужному середовищі кадмій випадає в осад у вигляді гідроксиду), а також сорбційні процеси.

Кадмій – один із найбільш токсичних важких металів. Як і багато інші важкі метали, кадмій має виразну тенденцію до накопичення в організмі — період його напіввиведення становить 10-35 років. До 50 років його загальна вагова зміст в тілі людини може досягати 30-50 мг. Головним «сховищем» кадмію в організмі служать бруньки (30-60% усієї кількості) і печінка (20-25%). Решті кадмій знаходиться у підшлунковій залозі, селезінці, трубчастих кістках, інших органах і тканинах. В основному кадмій знаходиться в організмі у зв’язаному стані – в комплексі з білком-металлотіонеіном (є, таким чином природним захистом організму, за останніми даними альфа-2 глобулін також пов’язує кадмій), і в такому вигляді він менш токсичний, хоча і далеко не нешкідливий . Навіть «пов’язаний» кадмій, накопичуючись роками здатний привести до неприємностей зі здоров’ям, зокрема до порушення роботи нирок і підвищеної ймовірності утворення ниркових каменів. До того ж частина кадмію залишається в більш токсичною іонній формі. Кадмій хімічно дуже близький до цинку і здатний заміщати його в біохімічних реакціях, наприклад, виступати як псевдоактіватор або, навпаки, інгібітор містять цинк білків і ферментів (а їх в організмі людини більше двохсот). Кадмій є також антагоністом кальцію і заліза і здатний заміщати ці елементи, наприклад, кальцій в кістковій тканині. Тому нестача в організмі цинку, заліза і кальцію може призвести до 2-3 кратного підвищення засвоюваності кадмію з шлунково-кишкового тракту (до 15-20%).

Кремній. Нині існує багато літературних джерел та інформації щодо очищення води кремнієм та його користі у воді. Дійсно, вміст кремнію у воді сприяє кращому її збереженню, надає бактерицидних властивостей та ін. Для очищення води кремнієм застосовують метод відстоювання.

Але такий корисний елемент має і недоліки. Маючи пористу мікроструктуру, кремній вбирає в себе продукти розпаду гербіцидів, пестицидів, радіонуклідів та інших не менш шкідливих і небезпечних для здоров’я залишків сучасної агрохімії. І все це потрапляє через воду в організм.

Миш’як – це забруднююча речовина підземних вод, яке можна знайти в багатьох регіонах світу. За своєю кількістю в земній корі він знаходиться на 20 місці, а за кількістю в тілі людини – на 12.

Навіть у малих концентраціях він токсичний для людей. Однак розчинність миш’яку у воді настільки мала, що його присутність у воді зазвичай пов’язане з розробкою родовищ або з металургійними процесами в районі водоскиду; крім того, миш’як може потрапити у воду разом з поверхневими стоками з сільськогосподарських площ, на яких у якості промислових отрут використовувалися речовини , що містять миш’як.

Миш’як може існувати у воді в двох формах: тривалентний миш’як, відомий як As3+, і п’ятивалентного миш’як, відомий як As5+. Ці речовини вибірково діють на нервові закінчення слизових оболонок – головним чином оболонки верхніх дихальних шляхів. Викликає загальне отруєння організму.

Якщо у питній воді вміст молібдену перевищує 0,25 мг / л, то тривалий її вживання може призвести до розвитку молібденового ги-пермікроелементоза (молібденоза), який клінічно подібний подагрі. Добова потреба дорослої людини в молібдені становить 0,1-0,3 мг. Він входить до складу ферменту ксантиноксидази, який бере участь в пуринового обмінів, окислюючи ксантин і гіпоксантин до сечової кислоти. Тривале надходження значних кількостей молібдену в організм людини, що проживає в ендемічних щодо молібдену регіонах, призводить до синтезу надлишкових кількостей ксантиноксидази. Це посилює утворення та накопичення сечової кислоти в тканинах, зокрема в синовіальних оболонках суглобів, хрящах і сухожиллях. Відкладення уратів в суглобах є причиною виникнення молібденової подагри (хвороби Ковальського). З метою попередження розвитку цієї хвороби вміст молібдену в питній воді не повинен перевищувати 0,25 мг / л.

Високі концентрації свинцю (1-20 мг/л) найчастіше обумовлені використанням свинцевих труб і резервуарів в системах водопроводу. Природні води в районах залягання поліметалічних копалин також можуть містити свинець в небезпечних концентраціях. Свинець, як і інші важкі метали, блокує сульфгідрильні групи тіолових ферментів. Найбільший вплив він робить на гідратазу дельта-амінолевулінової кислоти, що гальмує синтез протопорфірину і в підсумку гемоглобіну. Хронічна інтоксикація свинцем водного походження розвивається повільно. Допустима добова доза свинцю для дорослої людини – до 0,007 мг/кг, що при масі тіла 60 кг становить
0,42 мг/добу, або 3 мг/тиждень. Безпечними для здоров’я вважаються концентрації свинцю у воді до 0,03 мг/л, що і відображено в державному стандарті на питну водопровідну воду.

Срібло – це важкий метал. Срібло (як і золото) – клітинний отрута, ксенобіотик: іони срібла заміщають іони мікроелементів у ферментах, наприклад (Со), відповідальних за метаболізм і розмноження. Це призводить до порушення функції клітини і до її загибелі.

Постійне вживання срібла навіть у малих дозах може викликати хронічне захворювання, пов’язане з підвищеним вмістом срібла в організмі – аргирія (аргентоз, аргіроз). ГДК (гранично допустима концентрація) для срібла 50 мкг/л, майже як у свинцю.

З точки зору застосування срібла для дезінфекції питної води в системах водопідготовки цей метод нічим не відрізняється від використання в тих же цілях хлорування, йодування, бромування та інших хімічних методів знезараження. При виборі фільтруючих систем слід віддавати перевагу тим, у яких срібло надійно закріплене у волокнах іонообмінного матеріалу, у якому катіони срібла пригнічують розвиток бактерій, але покинути фільтр не можуть, не вимиваються і не потрапляють в очищену воду.

Використання срібла як бактерицид – в будь-якій концентрації – у воді, призначеної для дитячого харчування, заборонено законодавством. Колоїдне срібло нерідко пропагується в якості універсальних ліків від усіх хвороб. Між тим, американське Управління з продуктів і ліків (FDA) не рекомендує цей засіб для лікування захворювань. За даними FDA, колоїдне срібло не тільки неефективно, але й може викликати серйозні побічні ефекти.

 

2. Вплив вмісту органічних речовин на якість води.

Формальдегід – безбарвний газ з різким гострим запахом, який має найвищу токсичність. Його у великій кількості використовують на підприємствах меблевої, медичної, лісової промисловості, він обов’язковий компонент пластмас і ДСП. Власне, саме ці види промислових підприємств є головним джерелом надходження формальдегіду у воду. Най

В дощовій воді його концентрація складає 0,01 мг/м3 і вище. Це дуже багато, і цей показник буває навіть вище в промислових зонах та великих містах. Ще одне джерело формальдегіду – бензиновий транспорт.

Формальдегід – харчова добавка групи консервантів. На даний час його застосування у харчовій промисловості заборонено.

Формальдегід може викликати утворення ракових пухлин. При частому контакті можливе утворення ракових захворювань носоглотки. Але все ж дані про те, що формальдегід дійсно викликає утворення злоякісних пухлин повністю не доведено. За деякими даними відомо, що ця речовина може викликати лейкемію.

При хлоруванні питної водопровідної води органічні речовини, завжди присутні в поверхневій воді, під дією активного хлору перетворюються в хлорорганічні, зокрема, в тріхлорметан (хлороформ), яким прийнято у фільмах змочувати хустки і присипляти жертву; чотирихлористий вуглець – добре розчиняє жир і нафтопродукти на одязі і використовується в хімчистках спільно з три і тетрахлоретіленом теж, виявленими у воді після хлорування; ді і трихлорфенолом та інші речовини, що володіють канцерогенними і мутагенними властивостями.

І якщо сам активний хлор швидко випаровується з води, то ці речовини залишаються в ній надовго, і самі по собі з води не підуть. Необхідна доочищення питної води.

Але не слід впадати в паніку – в зазвичай вміст цих речовин у воді не викликає гострого отруєння. Потенційний ризик для здоров’я відносять до віддалених наслідків хронічного отруєння.

На жаль, треба завжди оцінювати шкоду, яка нанесена мікробна інфекція (воду хлорують для знезараження) та шкоду від попадання хлорорганічних речовин в організм людини.

Хлороформ має канцерогенну активність, тобто при тривалому споживанні води з вмістом хлороформу більше допустимих норм викликає утворення ракових пухлин.

Ряд онкоепідеміологіческіх досліджень, проведених, США і Німеччиною, дозволяє припустити існування взаємозв’язку між захворюваністю населення окремими формами ракових захворювань і вмістом в питній воді хлорорганічних сполук, і перш за все зустрічається найбільш часто і в найбільшої концентрації — хлороформу.

У США отримані дані, що свідчать про наявність статистично достовірної зв’язку між концентрацією хлорорганіки в питній воді і частотою випадків захворювання та смертності від раку сечового міхура, шкіри, шлунково-кишкового тракту та інших органів.

Поліакриламід (ПАМ) є твердим склоподібним речовиною, легко поглинає воду, швидкість адсорбції варіюється в залежності від похідних іонів. Поліакриламід розчиняється у воді і органічних сольвент, таких як оцтова кислота, гліколі, гліцерин і аміни. Поліакриламід розкладається при тривалому впливі високої температури. Температура розкладання більше 200 градусів за Цельсієм. Поліакриламід може бути карбонизовані в чорний порошок при впливі температури в 210 градусів Цельсія без кисню. Поліакриламід може бути проведений у чотирьох серіях: неіонний, катіонний, аніонний та змішаний катіонно-аніонний.

Поліакриламід є важливим водорозчинним з’єднанням з властивостями флоккуляции, згущене, блокіратора зниження диспергування і т.д. Ці властивості варіюються залежно від похідних іонів. Полакріламід широко використовується в області нафтовидобутку, в гірничодобувній промисловості, металургії, в хімічному виробництві, целюлозно-паперовому виробництві, рафінуванні цукру, фармацевтиці, захисту навколишнього середовища, будівельних матеріалах і сільському господарстві.

Поліакриламід сам по собі не є токсичним, може заподіяти шкоду шлунку при адсорбції 0,005 поліакриламіду. Залишки речовини отруйні. Строго контролюйте дозування при використанні в харчових цілях. Уникайте вологості при зберіганні та транспортуванні.

 

Лекція №8. Забруднення водних об’єктів

План:

1. Джерела забруднення природних вод;

2. Вплив забруднення на екологічний стан водних ресурсів.

 

1. Джерела забруднення природних вод.

Під забрудненням водних ресурсів розуміють будь-які зміни фізичних, хімічних і біологічних властивостей води у водоймищах у зв’язку із скиданням у них рідких, твердих і газоподібних речовин, які заподіюють або можуть створити незручності, роблячи воду даних водоймищ небезпечною для використання, завдаючи збитку народному господарству, здоров’ю та безпеки населення.

Забруднення поверхневих і підземних вод можна розподілити на такі типи:

1. механічне – підвищення вмісту механічних домішок, властиве в основному поверхневим видам забруднень;

2. хімічне – наявність у воді органічних і неорганічних речовин токсичної і нетоксичної дії;

3. бактеріальне і біологічне – наявність у воді різноманітних патогенних мікроорганізмів, грибів і дрібних водоростей;

4. радіоактивне – присутність радіоактивних речовин в поверхневих або підземних водах;

5. теплове – випуск у водоймища підігрітих вод теплових і атомних електростанцій.

Основними джерелами забруднення і засмічення водойм є недостатньо очищені стічні води промислових і комунальних підприємств, великих тваринницьких комплексів, відходи виробництва при розробці рудних копалин; води шахт, рудників, обробці і сплаві лісоматеріалів; скидання водного і залізничного транспорту; відходи первинної обробки льону, пестициди і т.д. Забруднюючі речовини, потрапляючи в природні водоймища, призводять до якісних змін води, які в основному виявляються в зміні фізичних властивостей води, зокрема, поява неприємних запахів, присмаків і т.д.); у зміні хімічного складу води, зокрема, поява в ній шкідливих речовин, в наявності плаваючих речовин на поверхні води і відкладанні їх на дні водойм.

Виробничі стічні води забруднені в основному відходами і викидами виробництва. Кількісний і якісний склад їх різноманітний і залежить від галузі промисловості, її технологічних процесів; їх ділять на дві основні групи: що містять неорганічні домішки, в т.ч. і токсичні, і містять отрути.

До першої групи відносяться стічні води содових, сульфатних, азотно-тукових заводів, збагачувальних фабрик свинцевих, цинкових, нікелевих руд і т.д., в яких містяться кислоти, луги, іони важких металів та ін. Стічні води цієї групи в основному змінюють фізичні властивості води.

Стічні води другої групи скидають нафтопереробні, нафтохімічні заводи, підприємства органічного синтезу, коксохімічні та ін. У стоках містяться різні нафтопродукти, аміак, альдегіди, смоли, феноли та інші шкідливі речовини. Шкідливе дію стічних вод цієї групи полягає головним чином в окисних процесах, внаслідок яких зменшується вміст у воді кисню, збільшується біохімічна потреба в ньому, погіршуються органолептичні показники води.

Нафта і нафтопродукти на сучасному етапі є основними забруднювачами внутрішніх водойм, вод і морів, Світового океану. Потрапляючи у водойми, вони створюють різні форми забруднення: плаваючу на воді нафтову плівку, розчинені або емульговані у воді. Нафтопродукти, що осіли на дно важкі фракції і т.д. При цьому змінюється запах, смак, забарвлення, поверхневий натяг, в’язкість води, зменшується кількість кисню, з’являються шкідливі органічні речовини, вода набуває токсичні властивості і являє загрозу не тільки для людини. 12 г нафти роблять непридатною для вживання тонну води.

Досить шкідливим забруднювачем промислових вод є фенол. Він міститься в стічних водах багатьох нафтохімічних підприємств. При цьому різко знижуються біологічні процеси водойм, процес їх самоочищення, вода набуває специфічний запах карболки.

На життя населення водойм згубно впливають стічні води целюлозно-паперової промисловості. Окислення деревної маси супроводжується поглинанням значної кількості кисню, що призводить до загибелі ікри, мальків і дорослих риб. Волокна й інші нерозчинні речовини засмічують воду і погіршують її фізико-хімічні властивості. На риб і на їхньому кормі (безхребетні) несприятливо відображаються молеві сплави. З гниючої деревини і кори виділяються у воду різні дубильні речовини. Смола і інші екстрактивні продукти розкладаються і поглинають багато кисню, викликаючи загибель риби, особливо молоді і ікри. Крім того, молеві сплави сильно засмічують річки, а топляк нерідко повністю забиває їх дно, позбавляючи риб нерестовищ і кормових місць.

Атомні електростанції радіоактивними відходами забруднюють річки. Радіоактивні речовини концентруються найдрібнішими планктонними мікроорганізмами і рибою, потім по ланцюгу харчування передаються іншим тваринам. Встановлено, що радіоактивність планктонних мешканців в тисячі разів вище, ніж води, в якій вони живуть.

Стічні води, що мають підвищену радіоактивність (100 Ки на 1л і більше), підлягають захороненню в підземні безстічні басейни і спеціальні резервуари.

Основні джерела забруднення природних вод – це:

1. Населені пункти. Найбільш відомим джерелом забруднення води, якому традиційно приділяється головна увага, є побутові (або комунальні) стічні води. Водоспоживання міст зазвичай оцінюють на основі середнього добової витрати води на одну людину, в США рівного приблизно 750 л і включає воду питну, для приготування їжі та особистої гігієни, для роботи побутових сантехнічних пристроїв, а також для поливу галявин і газонів, гасіння пожеж, миття вулиць та інших міських потреб. Майже вся використана вода поступає в каналізацію. Оскільки щодня в стічні води потрапляє величезний об’єм фекалій, головним завданням міських служб при переробці побутових стоків в колекторах очисних установок є видалення патогенних мікроорганізмів. При повторному використанні недостатньо очищених фекальних стоків містяться в них бактерії і віруси можуть викликати кишкові захворювання (тиф, холеру і дизентерію), а також гепатит і поліомієліт.

У розчиненому вигляді в стічних водах присутні мило, синтетичні пральні порошки, дезінфікуючі засоби, відбілювачі та інші речовини побутової хімії. З житлових будинків надходить паперовий сміття, включаючи туалетний папір і дитячі підгузники, відходи рослинної й тваринної їжі. З вулиць в каналізацію стікає дощова і тала вода, часто, з піском або сіллю, використовуваними для прискорення танення снігу і льоду на проїжджій частині вулиць і тротуарах.

2. Промисловість. В індустріально розвинених країнах головним споживачем води і найкрупнішим джерелом стоків є промисловість. Промислові стоки в річки за об’ємом в 3 рази перевищують комунально-побутові.

Вода виконує різні функції, наприклад служить сировиною, обігрівачем і охолоджувачем в технологічних процесах, крім того, транспортує, сортує і промиває різні матеріали. Вода також виводить відходи на всіх стадіях виробництва – від видобутку сировини, підготовки напівфабрикатів до випуску кінцевої продукції та її розфасовки. Оскільки набагато дешевше викидати відходи різних виробничих циклів, ніж переробляти і утилізувати, з промисловими стоками скидається величезна кількість різноманітних органічних і неорганічних речовин. Більше половини стоків, що надходять у водойми, дають чотири основні галузі промисловості: целюлозно-паперова, нафтопереробна, промисловість органічного синтезу і чорна металургія (доменне і сталеливарне виробництва). Через зростаючого обсягу промислових відходів порушується екологічна рівновага багатьох озер і річок, хоча б більша частина стоків нетоксична і несмертельних для людини.

3. Теплове забруднення. Найбільш масштабне одноразове вживання води – виробництво електроенергії, де вона використовується головним чином для охолодження та конденсації пари, що виробляється турбінами теплових електростанцій. При цьому вода нагрівається в середньому на 7° С, після чого скидається безпосередньо у ріки й озера, будучи основним джерелом додаткового тепла, який називають «тепловим забрудненням». Проти вживання цього терміна є заперечення, оскільки підвищення температури води іноді приводить до сприятливих екологічних наслідків.

4. Сільське господарство. Другим основним споживачем води є сільське господарство, що використовує її для зрошення полів. Стікає з них вода насичена розчинами солей і ґрунтовими частинками, а також залишками хімічних речовин, що сприяють підвищенню врожайності. До них відносяться інсектициди; фунгіциди, які розпилюють над фруктовими садами і посівами; гербіциди, знамените засіб боротьби з бур’янами; та інші пестициди, а також органічні і неорганічні добрива, що містять азот, фосфор, калій та інші хімічні елементи.

Крім хімічних сполук, в річки потрапляє великий об’єм фекалій і інших органічних залишків з ферм, де вирощуються м’ясо-молочний велика рогата худоба, свині або домашня птиця. Багато органічних відходів також надходить в процесі переробки продукції сільського господарства (при обробленні м’ясних туш, обробці шкір, виробництві харчових продуктів та консервів і т.д.).

Інтенсивний розвиток промисловості, транспорту, перенаселення ряду регіонів планети привело до значного забруднення гідросфери. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) близько 80% всіх інфекційних хвороб світі пов’язано з незадовільною якістю питної води та порушеннями санітарно-гігієнічних норм водопостачання. Забруднення поверхні водойм плівками масла, жирів, мастильних матеріалів перешкоджає газообміну між водою й атмосферою, що знижує насиченість води киснем і спричиняє негативний вплив на стан фітопланктону і є причиною масової загибелі риби і птахів.

За даними ООН, у світі випускається до 1 млн. найменувань продукції, з яких 100 тис. є хімічними сполуками, в тому числі 15 тис. є потенційними токсикантами. За експертними оцінками, до 80% всіх хімічних сполук, що надходять у зовнішнє середовище, рано чи пізно потрапляють в вододжерела.

Підраховано, що щорічно в світі скидається більше 420 км3 стічних вод, які в змозі зробити непридатною до вживання близько 7 тис. км3 чистої води, що в 1,5 рази більше всього річкового стоку країн СНД.

На жаль, наука ще не в змозі дати повну картину нанесеного воді збитку. Приміром, за даними ради Національної академії наук США, токсикологи мають відносно повною інформацією про вплив на здоров’я людини лише 10% використовуваних зараз пестицидів і 18% використовуваних ліків. Щонайменше 1/3 пестицидів і ліків не проходила ніяких випробувань на токсичність.

У відношенні використовуваних хімікатів проблема ще серйозніше: 80% з них не проходили ніяких випробувань. Ця ситуація і поєднанні з почастішанням витоками, викидами та аваріями техногенного характеру потенційно небезпечна серйозною (забрудненням гідросфери планети і можливістю згубного впливу на здоров’я населення.

Найбільш інтенсивному антропогенному впливу піддаються прісні поверхневі води суши (ріки, озера, болота, ґрунтові та ґрунтові води). Хоча їх частка в загальній масі гідросфери невелика (менше 0,4%), висока активність водообміну багаторазово збільшує їх запаси. Під активною водообміну розуміється швидкість відновлення окремих водних ресурсів гідросфери, яка виражається числом років або діб, необхідних для повного відновлення водних ресурсів.

Особливо інтенсивно використовуються річкові води. Незважаючи на те, що в руслах річок міститься всього 1200 км3 води, висока активність водообміну річкових вод (1 раз в 11-14 днів) примножує їх ресурси. До цього слід додати щорічно поновлюваний корисний об’єм водосховищ світу, оцінюваний в 3200 км3.

В даний час найбільший споживач води річок і водосховищ-іригація. Використання води на сільськогосподарські потреби має найбільшу питому вагу, досягаючи 60-70% всіх ресурсів. На другому місці стоять промисловість та енергетика, на третьому – комунальне господарство міст. Особливе місце у використанні водних ресурсів займає споживання води населенням. На господарсько-питні цілі в нашій країні припадає 10% загального водоспоживання.

У водах, що зазнають теплове забруднення, часто створюються умови, що призводять до загибелі риб. Там знижується вміст кисню, так як він слабо розчиняється в теплій воді, проте потреба в кисні різко зростає, оскільки збільшуються темпи його споживання аеробними бактеріями і рибами. Додавання кислот, наприклад сірчаної, з дренажними водами з вугільних шахт також суттєво знижує здатність деяких видів риб витягати з води кисень.

 

2. Вплив забруднення на екологічний стан водних ресурсів.

Чиста вода прозора, безбарвна, не має запаху і смаку, населена безліччю риб, рослин і тварин. Забруднені води каламутні, з неприємним запахом, не придатні для пиття, часто містять величезну кількість бактерій і водоростей. Система самоочищення води (аерація проточною водою і осадження на дно зважених частинок) не спрацьовує через надлишок в ній антропогенних забруднювачів.

Зменшення вмісту кисню. Органічні речовини, що містяться в стічних водах, розкладаються ферментами аеробних бактерій, які поглинають розчинений у воді кисень і виділяють вуглекислий газ у міру засвоєння органічних залишків. Загальновідомими кінцевими продуктами розпаду є вуглекислий газ і вода, але можуть утворюватися і багато інших з’єднань. Наприклад, бактерії переробляють азот, що міститься у відходах, в аміак (NH3), який, з’єднуючись з натрієм, калієм або іншими хімічними елементами, утворює солі азотної кислоти – нітрати. Сірка перетвориться в сірководневі сполуки (речовини, що містять радикал -SH або сірководень H2S), які поступово переходять в сірку (S) або в сульфат-іон (SO4-), також створюючий соли.

У водах, що містять фекальні маси, рослинні або тваринні залишки, що надходять з підприємств харчової промисловості, паперові волокна і залишки целюлози від підприємств целюлозно-паперової промисловості, процеси розкладання протікають практично однаково. Оскільки аеробні бактерії використовують кисень, першим результатом розпаду органічних залишків є зменшення вмісту кисню, розчиненого в приймаючих стоки водах. Воно змінюється залежно від температури, а також в деякій мірі – від солоності і тиску. Прісна вода при 20° C та інтенсивної аерації в одному літрі містить
9,2 мг розчиненого кисню. З підвищенням температури води цей показник зменшується, а при її охолодженні – збільшується. За нормативами, діючими при проектуванні муніципальних очисних споруд, для розпаду органічних речовин, що містяться в одному літрі комунальних стічних вод звичайного складу при температурі 20° С, потрібно приблизно 200 мг кисню протягом 5 днів. Це значення, зване біохімічної потребою в кисні (БПК), прийнято в якості стандарту при розрахунках кількості кисню, необхідного для очищення даного обсягу стоків. Величина БПК стічних вод підприємств шкіряної, мясообрабативающей і цукрорафінадний промисловості набагато вища, ніж комунальних стоків.

У дрібних видатках з швидкою течією, де вода інтенсивно перемішується, що надходить з атмосфери кисень компенсує виснаження його запасів, розчинених у воді. Одночасно вуглекислий газ, що утворюється при розкладанні що містяться в стічних водах речовин, випаровується в атмосферу. Таким чином скорочується термін несприятливого впливу процесів розкладання органіки. І навпаки, у водоймах зі слабкою течією, де води перемішуються повільно та ізольовані від атмосфери, неминуче зменшення вмісту кисню і зростання концентрації вуглекислого газу тягнуть за собою серйозні зміни. Коли вміст кисню зменшується до певного рівня, відбувається замор риби і починають гинути інші живі організми, що, в свою чергу, призводить до збільшення обсягу розкладається органіки.

Більша частина риб гине через отруєння промисловими і сільськогосподарськими стоками, але багато – і від нестачі у воді кисню. Риби, як і всі живі істоти, поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ. Якщо кисню у воді мало, але висока концентрація вуглекислого газу, інтенсивність їх дихання знижується (відомо, що вода при високому вмісті вугільної кислоти, тобто розчиненого в ній вуглекислого газу, стає кислою).

 

Контрольні питання.

1. Перерахуйте джерела забруднення природних вод. Групи забруднення стічних вод.

2. Охарактеризуйте вплив нафти, нафтопродуктів, фенолу та атомних електростанцій на стан природних вод.

3. Вплив промислових підприємств та теплового забруднення на стан природних вод.

4. Вплив діяльності сільського господарства на екологічний стан вод.

5. Надайте характеристику процесу зниження вмісту кисню у воді.

 

Лекція №9. Методи покращення якості води

План:

1. Очищення води;

2. Знезараження води.

 

1. Очищення води.

Усі різноманітні завдання, покладені на очисні споруди, можуть бути зведені до таких основних груп:

освітлення необхідне для зниження її мутності. Це процес видалення з води зважених речовин (нерозчинних домішок);

знебарвлення – усунення речовин, що обумовлюють кольоровість води;

знезаражування – знищення бактерій, що містяться у воді (в тому числі хвороботворних);

зм’якшення – видалення з води катіонів кальцію, магнію;

знесолення – зниження загального солевмісту у воді; часткове знесолення до залишкової концентрації солей не більше 1000 мг/л називається опрісненням води. У деяких випадках може бути видалення окремих видів солей.

та ін.

Спеціальні завдання – видалення розчинених у воді газів (дегазація), усунення запахів і присмаків , освітлення і знебарвлення, зм’якшення та ін.

Спосіб обробки води, технологічну схему, ступінь її очищення, розрахункові параметри очисних споруд треба встановлювати залежно від якості води в джерелі, призначення водопроводу, продуктивності станції та місцевих умов, а також на основі технологічних випробувань і експлуатації споруд, які працюють в аналогічних умовах.

За використанням в технологічних схемах обробки води хімічних реагентів (коагулянтів тощо) їх поділяють на реагентні і безреагентні.

До першої групи (пов’язаної з коригуванням фізичних і хімічних властивостей води) відносяться процеси, які дозволяють провести освітлення, усунути з води небажані присмаки і запахи, агресивні гази, залізо, марганець, кремнієву кислоту тощо.

Друга група об’єднує процеси знезараження води, які є обов’язковими за умови санітарної ненадійності джерела, що використовується для господарських цілей.

Для освітлення води у залежності від бажаного ступеня збільшення прозорості можуть використовуватись такі способи:

— відстоювання води у відстійниках;

— центрифугування у гідроциклонах;

— пропускання води через шар раніше утвореного завислого осаду;

— флотування у флотаторах. Флотація – процес молекулярного прилипання частинок забруднень до поверхні розподілу двох фаз (вода-повітря, вода-тверда речовина). Процес очищення від поверхнево-активних речовин, нафтопродуктів, волокнистих матеріалів флотацією полягає в утворенні системи «частинки забруднень-бульбашки повітря», що спливає на поверхню та утилізується. За принципом дії флотаційні установки класифікуються таким чином: флотація з механічним диспергуванням повітря; флотація з подачею повітря через пористі матеріали; електрофлотація; біологічна флотація;

— фільтрування води через шар зернистого або порошкоподібного фільтруючого матеріала у фільтрах або фільтруванням через сітки і тканини. Сучасні фільтри в залежності від фільтруючого матеріалу можна розподілити на дві групи: тонкостінні фільтри і зернисті фільтри.

Існує два види фільтрування – плівкове й об’ємне. У першому домішки затримуються на поверхні фільтруючого матеріалу. При об’ємному фільтруванні домішки затримуються усередині фільтруючого шару в порах матеріалу, за цим принципом працюють швидкісні і надшвидкісні зернисті фільтри. За певних умов у зернистих фільтрах має місце комбіноване фільтрування, коли частина домішок затримується на поверхні, частину – у порах. Зернисті фільтри широко застосовують для підготовки технічних і оборотних вод, вони незамінні на водоочисних станціях господарчо-питного призначення для освітлення і знебарвлення поверхневих вод, а також для знезалізнення підземних вод;

— зворотний осмос (гіперфільтрація) – процес фільтрування питної води через напівпроникні мембрани під тиском;

— ультрафільтрація – мембраний процес розподілу розчинів, осмотичний тиск котрих малий. Застосовується для очищення питної води від високомалекулярних речовин, завислих частинок та колоїдів;

— електродіаліз – процес сепарації іонів солей в мембранному апараті, котрий здійснюється під впливом постійного електричного струму. Електродіаліз застосовується для демінералізації питної води. Основним обладнанням є електродіалізатори, що складаються з катіонітових та аніонітових мембран;

— хімічне очищення використовується як самостійний метод або як передуючий фізико-хімічним та біологічним очищенням. Його використовують для зниження корозійної активності питної води, видалення з них важких металів, очищення стоків гальванічних дільниць, для окиснення сірководню та органічних речовин, для дезінфекції води та її знебарвлення;

— нейтралізація застосовується для очищення стоків гальванічних, травильних та інших виробництв, де застосовуються кислоти та луги.

Потрібний ефект збільшення прозорості води у відстійниках, освітлювачах і на фільтрувальних апаратах із зернистим фільтрувальним матеріалом може бути досягнутий коагулюванням домішок води у цілях інтенсифікації процесу, тобто впливом солей багатовалентних металів. При цьому одночасно відбувається значне знебарвлення води.

Знебарвлення води – вилучення забарвлених колоїдів або справжніх розчинених речовин – досягають коагулюванням, флокуляцією, напірною флотацією, застосуванням різних окислювачів (хлору та його похідних, озону, перманганату калію) та сорбентів (активного вугілля).

Коагуляція – процес з’єднання дрібних частинок забруднювачів в більші за допомогою коагулянтів. Для позитивно заряджених частинок коагулюючими іонами є аніони, а для негативно заряджених – катіони. Коагулянтами є вапняне молоко, солі алюмінію, заліза, магнію, цинку, сірчанокислого газу тощо. Коагулююча здатність солей тривалентних металів в десятки разів вища, ніж двовалентних і в тисячу разів більша, ніж одновалентних.

Флокуляція – процес агрегації дрібних частинок забруднювачів у воді за рахунок утворення містків між ними та молекулами флокулянтів. Флокулянтами є активна кремнієва кислота, ефіри, крохмаль, целюлоза, синтетичні органічні полімери.

Для освітлення води одночасно використовуються коагулянти та флокулянти, наприклад, сірчанокислий алюміній та поліакриламід. Коагуляція та флокуляція здійснюється у спеціальних ємностях та камерах.

При очищенні води використовується і електрокоагуляція – процес укрупнення частинок забруднювачів під дією постійного електричного струму.

Сорбція – процес поглинання забруднень твердими та рідкими сорбентами (активованим вугіллям, золою, дрібним коксом, торфом, силікагелем, активною глиною тощо). Адсорбційні властивості сорбентів залежить від структури пор, їхньої величини, розподілу за розмірами, природи утворення.

Зм’якшенням води називається процес видалення з води катіонів жорсткості, тобто Са2+ і Mg2+.

Для зм’якшення води застосовують наступні методи:

   термічні, засновані на нагріванні води, її дистиляції або виморожуванні;

   реагентні, при яких іони Са2+ і Mg2+, що знаходяться у воді, зв’язуються різними реагентами в практично нерозчинні сполуки;

   іонного обміну, засновані на фільтруванні зм’якшуваної води через спеціальні матеріали, що обмінюють вхідні в їх склад іони Na+, H+ на іони Са2+ або Mg2+, що містяться у воді;

   комбіновані – різні поєднання перерахованих методів.

Вибір того або іншого методу зниження жорсткості визначається якістю вихідної води, необхідною глибиною зм’якшення і техніко-економічними міркуваннями.

Відповідно до вимог при зм’якшенні підземних вод слід застосовувати іонообмінні методи; при зм’якшенні поверхневих вод, коли одночасно потрібне і освітлення води – вапняний або вапняно-содовий метод, а при необхідності глибокого зм’якшення води – подальше катіонування.

При отриманні води, придатної для господарсько-питних потреб, звичайно зм’якшують тільки частину води з подальшим змішанням її з вихідною водою.

Процес видалення солей з води залежно від ступеня їх витягання називається знесоленням або опрісненням. При знесолюванні води концентрація розчинених солей знижується до межі, близької до вмісту їх в дистильованій воді; при опрісненні – до концентрації, допустимої при використанні води для господарсько-питних цілей.

Методи знесолення і опріснення води розділяють на дві основні групи: із зміною і без зміни агрегатного стану.

До першої групи методів відносяться:

   дистиляція;

   нагрів води понад критичної температури (350°С);

   заморожування

   газгідратний метод;

до другої групи:

   електродіаліз;

   зворотний осмос (гіперфільтрація);

   ультрафільтрація;

   екстракція;

   іонний обмін та ін.

Найбільш поширеними в практиці водоочистки є дистиляція, іонний обмін зворотний осмос і електродіаліз.

Вибір методу обумовлюється якістю води, що очищається, вимогами споживача до якості очищеної води, продуктивністю установки і техніко-економічними міркуваннями.

 

2. Знезараження води.

Після механічних, хімічних та фізико-хімічних методів очищення у питної води можуть знаходитись різноманітні віруси та бактерії (дизентерійні бактерії, холерний вібріон, збудники черевного тифу, вірус поліомієліту, вірус гепатиту, цитпатогенний вірус, аденовірус, віруси, що викликають захворювання очей ). Тому з метою запобігання захворюванням питну воду перед використанням для побутових потреб піддають знезаражуванню.

Для знезараження води застосовують хімічні (хлорування, озонування, використання олігодинамічної дії срібла) і фізичні (кип’ятіння, ультрафіолетове опромінення) методи.

Найбільш простим, надійним і широко розповсюдженим методом знезаражування води є її хлорування, у нашій країні хлорування води почали застосовувати з 1908 року.

Хлорування води відбувається газоподібним Cl, або ж речовинами, що містять активний Cl: хлорне вапно, хлорит, діоксид хлору. Бактерицидний ефект хлорування визначається в основному впливом на протоплазму бактерій недисоційованої молекули хлорнуватистої кислоти. Однак, незважаючи на ефективність у відношенні патогенних бактерій, хлорування не забезпечує епідемічної безпеки у відношенні вірусів. Також негативною властивістю даного методу є утворення хлорорганічних сполучень і хлорамінів.

В результаті проведених за останні 10 років досліджень було встановлено, що у воді можуть бути присутніми токсичні легкі галогенорганічні сполуки (ЛГС). Це в основному сполуки, що відносяться до групи тригалогенметанів (ТГМ): хлороформ, дихлорбромметан, дибромхлорметан, бромоформ та інші, які мають канцерогенну і мутагенну активність.

Медиками виявлено взаємозв’язок між кількістю онкологічних захворювань і споживанням населенням хлорованої води, яка містила галогенорганічні сполуки.

У концепції поліпшення якості питної води в Україні, яку було створено згідно з прийнятою Урядом в 1991 р. науково-соціальною програмою «Питна вода», передбачено розробку і впровадження сучасних технологій отримання якісної питної води з використанням N2, H2O2, що виключає застосування хлору в технології очистки і запобігає утворенню високотоксичних хлорорганічних сполук.

Окислення застосовується для знезараження питної води від токсичних домішок (мідь, цинк, сірководень, сульфіди), а також від органічних сполук. Окиснювачами є хлор, азот, кисень, хлорне вапно, гіпохлорид кальцію тощо.

Однією з альтернатив процесу хлорування води є її знезаражування за допомогою озону. Озон є універсальним реагентом, оскільки може бути використаний для знезаражування, знебарвлення, дезодорації води, для видалення заліза і марганцю. Озон руйнує сполуки, що не підкоряються впливу хлору (феноли), не додає воді запаху і присмаку. З позиції гігієни озонування є одним з найкращих способів знезараження води. Вода при цьому не збагачується додатковими домішками. Залишковий невикористаний озон через короткий проміжок часу розпадається і перетворюється на кисень.

Але в даного методу також існують мінуси: побічні продукти озонування – альдегіди (формальдегіди) і кетони, а також складність і дорожнеча виробництва озону і постійний контроль з боку людини за виробництвом озону. Треба зазначити, що озонування води є відповідальним технологічним процесом, який вимагає великих витрат електроенергії, застосування складних приладів і висококваліфікованого технагляду, оскільки концентрований озон – отруйний газ. Це до певної міри є стримуючим фактором для його широкого застосування.

Знезараження води іонами срібла навіть у малих концентраціях має властивість знищувати мікроорганізми, що пояснюється властивістю його іонів руйнувати протоплазму мікроорганізмів.

«Срібна вода», яка готується електролітичним розчиненням, має високі бактерицидні властивості і з успіхом може бути використана для очищення води від шкідливих мікроорганізмів, дезінфекції та консервування продуктів харчування, для лікувальних цілей тощо. Завдяки мізерним дозам срібла вона є зовсім не шкідливою.

Одним з найбільш ефективних методів знезаражування (мікробіологічного очищення) води є ультрафіолетове (УФ) опромінення. Ультрафіолетове проміння впливає на білкові молекули і ферменти цитоплазми клітин. Знезараженню ультрафіолетовим промінням краще за все піддається очищена прозора вода, забарвленість якої не перевищує 20°, оскільки завислі та колоїдні частинки розсіюють світло і заважають проникненню ультрафіолетового проміння.

Джерелами ультрафіолетового проміння є ртутні лампи, виготовлені з кварцового скла (оскільки звичайне скло не пропускає ультрафіолетову радіацію). Під дією електричного струму ртутні пари дають яскраве зеленувато-біле світло, багате на ультрафіолетове проміння. Існують два основні види апаратів для опромінення: апарати із зануреними і не зануреними джерелами ультрафіолетових променів.

Ультрафіолетове опромінення діє миттєво, у той же час випромінювання не додає воді залишкових бактерицидних властивостей, а також запаху і присмаку. Обробка води УФ-випромінюванням не приводить до утворення шкідливих побічних хімічних сполук (на відміну від обробки хімічними реагентами, у т.ч. хлором, хлораміном, озоном).
УФ-знезаражування високоефективне протягом усіх періодів року, у т. ч. у паводок і, особливо, узимку, коли ефективність хлорування різко знижується. Бактерицидна установка не має потреби в реагентах.

Дані великого числа досліджень показують, що дози УФ для знищення бактерій і вірусів відрізняються незначно, у той час як при знезаражуванні хлором ці дози розрізняються до 50 разів, а фільтри для вірусів, як правило, просто «прозорі».

Знезараження води ультразвуковими хвилями. Єдиної теорії, яка б пояснювала досконалу бактерицидну дію ультразвуку, на даний час немає. Найбільш вірогідною є гіпотеза, що пояснює дію ультразвуку на бактерії у воді явищем кавітації, тобто утворенням у рідині порожнини та бульбашок, миттєве «закривання» яких підвищує тиск до десятків тисяч атмосфер. До сьогоднішнього часу дослідження ультразвукових хвиль з метою використання їх в практиці на вітчизняних водопроводах не вийшло із стадії експериментів. За кордоном існують промислові установки.

Термічне знезараження. Термічний метод знезараження застосовується для невеликих об’ємів води. Цим методом користуються в побутових умовах, в санаторіях, в лікарнях, на суднах, у потягах. Знезараження досягається 5-10 хвилинним кип’ятінням. Термічний метод знезараження води не знайшов застосування навіть на малих водопроводах через його високу вартість, пов’язану з великими витратами палива, та через малу продуктивність установок.

Для водопостачання підприємств застосовують специфічні заходи; наприклад, для водопостачання електростанцій, підприємств хімічної промисловості, текстильної та інших застосовують пом’якшення води, тобто знижують її жорсткість. Для водопостачання підприємств радіохімічної та хімічної промисловості воду піддають глибокому знесоленню і знижують окислюваність (вилучають органічні речовини). При використанні для цілей водопостачання солоної (морської) води її опріснюють, а інколи і знесолюють.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Закон України «Про охорону навколишнього природного середовища» затверджений Постановою Верховної Ради України від 26.06.1991 р. за №1268-XII зі змінами від 17.05.2012 р. за №4713-VI.

2. Закон України «Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення» затверджений Постановою Верховної Ради України від 24.02.1994 р. за №4005-XII зі змінами від 02.10.2012 р. за №5316-VI.

3. Водний Кодекс України 6 червня 1995 року зі змінами і доповненнями.

4. ДСанПіН 2.2.4-171-10 «Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною» зареєстровано в Міністерстві юстиції України 1 липня 2010 р. за №452/17747.

5. А.А.Громогласов и др., Водоподготовка. Процессы и аппараты, М., Атомиздат, 1977, 325 с.

6. Г.И.Николадзе, Обезжелезивание природных и оборотных вод, М., Стройиздат, 1978, 161 с.

7. А.А.Громогласов, А.С.Копылов, А.П.Пильщиков, Водоподготовка: Процессы и аппараты, М., Энергоатомиздат, 1990, 272 с.

8. Б.Н.Фрог, Водоподготовка, М., МГУ, 2001, 680 с.

9. В.Т.Мазаев, Т.Г.Шелепина, В.И.Мандрыгин, Контроль качества питьевой воды, М., Колос, 1999,168 с.

10. Сніжко С.І. Оцінка та прогнозування якості природних вод: Підручник. К.: Ніка-центр, 2001

11. Габович Р.Д., Познанский С.С., Шахбазян Г.Х. Гигиена. — К.: Вища школа, 1983. — 320с.

12. Ф. А. Деркач «Хімія» Л. 1968.

13. Вільям Ф. Ґанонґ. Фізіологія людини: Підручник / Переклад з англ. Наук. ред. перекладу М. Гжегоцький, В. Шевчук, О. Заячківська. – Львів : БаК, 2002. – 784 с. ISBN 966-7065-38-3.

14. Вода в пищевых продуктах под. ред. Р. Б. Дакуорта / перевод с англ. – М. : Пищевая промышленность, 1980. – 376 с.

15. Алексеев, Л. С. Контроль качества воды: учебник / Л. С. Алексеев. – М.: ИНФРА-М, 2007. – 154 с.

16. Ивчатов, А.Л. Химия воды и микробиология: учебник / А.Л. Ивчатов. – М.: ИНФРА-М, 2006. – 218 с.

17. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем. М.: Изд-во МАКС Пресс. 2005.

18. Введение в биохимическую экологию. М.: Изд-во Московского ун-та. 1986.

19. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. М.: Мир. 1997. 232 с.

20. Rand G., Petrocelli S. Fundamental of Aquatic Toxicology. New York et al.: Hemisphere Publishing Corporation, 1985, 666 p. ISBN 0-89116-382-4.

21. Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды. Примеры и расчеты: Учебное пособие: ЭБ.-4-е изд., репринт.-М: ООО «БАСТЕТ», 2008.-304 c.

22. Образцов С.В., Орлов А.А. Комплексная переработка морских, пластовых, поверхностных и сточных вод: Учебное пособие: ЭБ.-Томск: ТПУ, 2011.

23. Голубовская Э.К. Название: Биологические основы очистки воды Издательство: Высшая школа, 1978.

 

 

ПРОТОКОЛ УЗГОДЖЕННЯ ОПОРНОГО КОНСПЕКТУ ЛЕКЦІЙ

 

Назва випускової кафедри

П.І.П/б завідувача випускової кафедри

Підпис

Дата

Експертизи товарів та послуг

Професор Дубініна А.А.

 

 

Товарознавства в митній справі

Професор Головко М.П.

 

 

Товарознавства, управління якістю та екологічної безпеки

Професор Одарченко М.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

 

 

 

 

 

 

Укладачі:

ОДАРЧЕНКО Дмитро Миколайович

ВОЛОШИН Павло Валентинович

ПІДДУБНИЙ Василь Вікторович

БАБІЧ Аліна Олександрівна

 

 

 

 

 

ОЦІНКА ЯКОСТІ ВОДИ

 

 

Опорний конспект лекцій

 

 

 

для студентів напряму підготовки:

6.030510 «Товарознавство і торговельне підприємництво»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підписано до друку _____2013. Формат 60х84 1/16. Папір офсет. Друк офс.

Умов.-друк. арк. ___. Тир. 20 прим. Зам. № .

 

Видавець та виготовлювач

Харківський державний університет харчування та торгівлі

61051, Харків-51, вул. Клочківська, 333

Свідоцтво суб’єкта видавничої справи

ДК №4417 від 10.10.2012 р.

 

Без рубрики

Оставить ответ

Обязательные поля помечены*

53 − 51 =